詳細說明
熱心網友
沸騰和蒸發都屬于汽化現象,都需要吸熱。區別是:1、發生的條件不同:沸騰在一定條件下(溫度到達沸點)進行。蒸發在任何溫度下都可以進行;2、發生部位不同:沸騰是液體內部和表面同時發生。蒸發只在液體表面發生;3、發生的程度不同:沸騰是一種劇烈的汽化現象。蒸發是一種緩慢的汽化現象。
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蒸發和沸騰是物質汽化的兩種具體形式.由于兩者的物理現象有明顯的差別,一般情況下還是能很好地加以區別.但是,關于蒸發和沸騰的條件,以及伴隨它們所產生的一系列性質,直至它們的微觀本質,有時是模糊不清的.本節分析討論的側重點也就放在這些方面. 所謂蒸發就是指發生在液體表面的汽化過程.蒸發可以在任何溫度下進行,但溫度不同,蒸發的快慢也不同,一般是溫度高蒸發快,溫度低蒸發慢.譬如,夏天濕衣干得快,而冬天濕衣干得慢.影響蒸發快慢的因素不僅是溫度,還有液體自由表面的大小、通風的條件以及壓力的高低等.即使條件相同,不同的液體,它們蒸發的快慢程度也不同.如酒精比水蒸發快,海水比淡水蒸發慢.另外,一切液體蒸發時溫度都會降低,而溫度降低后的液體決不會就此停止蒸發,變化的只是蒸發的速度有所減慢罷了. 蒸發的微觀本質:液體分子的運動是雜亂無規則的效運動.但其中總有一部分分子在某一時刻具有較大的運動速度,當它們處在液體表面時能憑自己較大的動能克服液體分子間的引力而飛出液體表面.當然,飛出的分子也有可能相互碰撞而重新回到液體表面或進入液體內部.當飛出的分子多于飛回的分子時,則液體就在蒸發.既然蒸發過程中飛出液面的分子都是運動速度大的分子,那么,液體內留下的分子的平均速度就減小,從而分子平均平動能也減小.所以,在蒸發過程中如果外界不給液體補充能量,則液體的溫度一定下降.使液體升溫,實質就是增多飛出液面的分子數和增大飛出液面分子的速度,這樣,蒸發速度自然也就快了.增大液體自由表面,就是增大速度大的分子飛出液面的機會.至于通風,就是減少飛出液面分子的碰撞機會,從而降低分子重新回落液體的傾向. 沸騰是在液體表面和內部同時進行的劇烈汽化過程.在一定的外界壓力下,沸騰只能在某一特定溫度(沸點)下進行.在不同的壓力下,同一種液體的沸點是不同的,同一壓力下不同液體的沸點也是不同的.下表給出的是幾種液體在1標準大氣壓下的沸點(℃).液體沸騰時,盡管繼續給它加熱.但溫度始終保持在沸點不變.沸騰時液體和液體上方的飽和氣體的溫度相等,都等于沸點.盡管兩者溫度相同,但由于聚集狀態已不同,故一定質量的液體變成同溫度的蒸氣時需要吸收一定的能量,這由汽化熱反映.1標準大氣壓下幾種不同液體的沸點表(℃)液態鐵 2750 水 100 液態氧 -183 液態鉛 1740 酒精 78 液態氮 -196 水 銀 357 乙醚 35 液態氫 -253 萘 218 液態氨 -33 液態氦 -268。9 沸騰的微觀本質:由于水中溶有空氣,當加熱容器時,容器底和壁上會出現小氣泡,小氣泡由空氣和飽和水氣組成.繼續加熱時,小氣泡受熱膨脹,泡內的壓力減小,此時一方面氣泡脫離器底或器壁上浮,一方面液體不斷地向泡內蒸發,同時在上浮氣泡的下方又將形成許多新的小氣泡,并重復上述相同的過程.尚未達到沸騰之前,氣泡上升到較冷的水層時,由于泡內的飽和氣壓小于外部壓力,氣泡又逐漸縮小,使泡里的飽和氣逐漸凝結成液體,最后只剩下空氣和少量水氣跑出液面. 繼續加熱容器,隨著溫度的升高,氣泡內飽和氣壓不斷增大,直到等于外部壓力時,上浮氣泡不再縮小,并且這時氣泡周圍的液體反而迅速地向氣泡內蒸發,使氣泡繼續增大,直到冒出液面時才破裂,這就形成沸騰現象. 可見,沸騰現象產生的必要條件,是液體中氣泡內的飽和氣壓和外界壓力必須相等.顯然,當外界壓力增大時,液體中氣泡內的飽和氣壓也要相應增大,只有這樣液體才能沸騰.液體的沸點隨外界壓力增大而升高,隨外界壓力減小而降低的道理就在于此.平日我們用的高壓鍋也就是利用這個原理制成的.一般高壓鍋內能維持2個大氣壓,鍋內的溫度可達120℃左右.看來,沸騰比蒸發確實要復雜得多.為了能對沸騰的條件有全面的認識,進而對沸騰的概念理解得更加透徹,下面再分析一個例題. 在火爐上一鍋燒開的水中放入一杯冷水,不讓杯底接觸鍋底,然后繼續加熱.問經過較長的時間后杯中的水能否沸騰?鍋上蓋好封閉的高壓鍋蓋后又會怎樣? 不少人常認為盛冷水的杯子放入開水鍋中,可以不斷地從杯外的開水中吸收熱能,而鍋中開水又不斷在火爐上加熱保持其沸騰,因而經一段時間后,杯內和鍋中的水都可以達到100℃而同時沸騰.當蓋上高壓鍋蓋后杯內和鍋中水的溫度都將高于100℃,因此,更能沸騰. 以上觀點卻是錯誤的.錯誤的原因是未能具體地分析問題的物理過程,只是憑“想當然”作出判斷.另外,對沸騰的概念缺乏全面、正確的理解.對液體沸騰必須達到沸點這一條件記得很牢,似乎液體只要溫度達到沸點就一定能沸騰,忘記了液體沸騰時還需汽化熱這一能量條件,殊不知在一定的壓力下,液體到達沸點只是液體沸騰的必要條件,并不是充要條件. 上例正確的解答是:杯中的水是不可能沸騰的.因為當盛有冷水的杯子放入開水鍋中,冷水固然可以不斷地從其周圍的開水中吸收熱能,溫度逐漸升高,達到100C,并使杯內的水處于熱動平衡狀態.但以后杯內的水再也不能從其周圍的開水中吸收熱能了.由于杯內的水無處吸收汽化熱,杯內只能保持100℃的水而不能變成100℃的汽,因此,它是不能沸騰的.然而,杯外的水由于它能源源不斷地從比它溫度高的接觸火爐的鍋底吸收熱能,便能繼續沸騰. 當蓋上高壓鍋蓋后,水蒸氣的飽和蒸氣壓便會升高,從而水的沸點也相應升高,杯外水的溫度可達到100℃以上.這時杯內外的水就有了溫度差,杯中的水又可以從其周圍的水中吸收熱能,但此時杯內水的沸點也升高了,因而吸收的熱能仍不能用來使杯中的水氣化而只能繼續升高溫度.隨著時間的推移,杯內外的水將處于某一高于100的新的熱動平衡狀態,此時,杯中的水又無處吸收汽化熱,因此它還是不能沸騰.。