Wrzenie (fizyka)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Wrzenie wody

Wrzenie – zjawisko przemiany cieczy w gaz (parę), podczas którego powstają i rosną pęcherzyki pary nasyconej w objętości cieczy. Wrzenie jest więc gwałtownym parowaniem nie tylko na powierzchni, ale także w całej objętości. Wrzenie wymaga dostarczania energii do wrzącego ciała, dlatego jest przejściem fazowym pierwszego rodzaju i jest procesem endotermicznym.

Temperatura wrzenia – temperatura, przy której ciśnienie powstającej pary (ciśnienie pary nasyconej) jest równe ciśnieniu otoczenia, skutkiem czego parowanie następuje w całej objętości cieczy (dana substancja wrze).Skraplanie lub kondensacja – zjawisko zmiany stanu skupienia, przejścia substancji z fazy gazowej w fazę ciekłą. Przeciwieństwo parowania.

Ciecz wrze, gdy prężność pary jest równa ciśnieniu zewnętrznemu.

Przy wrzeniu cieczy w naczyniu, w którym ścianki są powierzchniami grzejnymi, nierówności ścianek i zanieczyszczenia znajdujące się w cieczy stanowią zarodki, na których powstają pęcherzyki pary.

Powstające pęcherze z parą unoszą się ku górze dzięki sile wyporu. Po wypłynięciu na powierzchnię cieczy pękają a zawarta w nich para przechodzi do przestrzeni nad cieczą.

Punkt krytyczny to warunki krytyczne definiujące stan układu fizycznego oddzielające stany o odmiennych właściwościach (ciecz - para nasycona), w którym nie można rozróżnić obu stanów (cieczy i pary nasyconej). Na przykład:Równanie Clapeyrona opisuje nachylenie linii równowagi i stosuje się do każdej przemiany fazowej dowolnej substancji czystej:

Wrzenie jest możliwe przy odpowiednim ciśnieniu w każdej temperaturze, w której może istnieć ciecz, czyli między punktem potrójnym a punktem krytycznym. Przy danym ciśnieniu zewnętrznym wrzenie cieczy zachodzi w określonej temperaturze, zwanej temperaturą wrzenia. Wzrost ciśnienia zewnętrznego powoduje wzrost temperatury wrzenia, gdyż ciśnienie pary musi się zrównać z ciśnieniem zewnętrznym, co wymaga podwyższenia temperatury (zob. równanie Clapeyrona). Przy ciśnieniu jednej atmosfery fizycznej woda wrze w temperaturze 100 °C. Przy odpowiednio niższym ciśnieniu woda wrzeć może nawet w temperaturze pokojowej.

Herbata – napar przyrządzany z liści i pąków grupy roślin, nazywanych tą samą nazwą, należących do rodzaju kamelia (Camellia). Rośliny te są do siebie podobne, traktowane jako odrębne gatunki lub odmiany jednego gatunku – herbaty chińskiej (Camellia sinensis). Dawniej zaliczano je do rodzaju Thea, różnią się od innych kamelii zawartością substancji swoistych i kilkoma drobnymi cechami morfologicznymi. W Chinach opisuje się ją znakiem 茶, który jest jednak różnie czytany w zależności od dialektu: tê – dialekt hokkien (czego odmiany są często obecne w językach zachodniej Europy) oraz chá, w dialekcie kantońskim i mandaryńskim (z odmianami tej wymowy popularnymi na wschodzie – Indie, Iran, Turcja, Rosja, Czechy). Polska nazwa herbata to zbitka pochodząca od łac. herba thea (gdzie herba oznacza po prostu „ziele” podobnie jak yerba; wariant hierba; w hiszpańskim yerba mate). Rośliny uprawiane są w wielu krajach strefy zwrotnikowej, także poza Azją, dla pączków i liści, z których po uprzednim przygotowaniu (suszenie, czasami fermentacja) przyrządza się napar.Stan skupienia materii – podstawowa forma, w jakiej występuje substancja, określająca jej podstawowe właściwości fizyczne. Właściwości substancji wynikają z układu oraz zachowania cząsteczek tworzących daną substancję. Bardziej precyzyjnym określeniem form występowania substancji jest faza materii.

Ciśnienie w pęcherzyku pary jest większe od ciśnienia nad cieczą, wpływa na to ciśnienie hydrostatyczne cieczy oraz napięcie powierzchniowe cieczy. Napięcie powierzchniowe (σ) wywołuje przyrost ciśnienia (Δp) zależny od promienia (r) pęcherzyka (Δp = 2·σ/r). Istnienie (powstanie) pęcherzyka o danym promieniu jest możliwe pod warunkiem, że temperatura cieczy przekroczy temperaturę równowagi ciecz-gaz przy ciśnieniu w hipotetycznym pęcherzyku, dlatego temperatura we wrzącej cieczy i stykającym się z nią gazie nie jest jednakowa. Ciecz w pobliżu podgrzewanej ścianki ma temperaturę większą od temperatury wrzenia (dla wody w odległości 1 mm od ścianki temperatura może być nawet o 10 °C wyższa od temperatury wrzenia, a w odległości 1 cm – do 0,5 °C).

Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

Wrzenie czystej cieczy w naczyniu o gładkich ściankach rozpoczyna się w wyższej temperaturze. Ciecz o temperaturze większej od temperatury wrzenia jest nazywana cieczą przegrzaną. Stan taki w warunkach domowych można niekiedy osiągnąć podgrzewając wodę w kuchence mikrofalowej. Jest to potencjalnie niebezpieczne, gdyż przegrzana woda nie wyróżnia się niczym szczególnym, a wstrząśnięcie naczynia lub dodanie do niej zarodków wrzenia (np. przez wsypanie herbaty) powoduje gwałtowne powstanie dużych ilości pary. Para ta, uwalniając się gwałtownie z naczynia, rozpryskuje znaczne ilości wrzątku wokoło, co grozi oparzeniami. Zarodkami wrzenia mogą być też zjonizowane molekuły, zjawisko to wykorzystano w komorze pęcherzykowej do obrazowania śladów cząsteczek jonizujących.

Komora pęcherzykowa, urządzenie służące do obserwacji śladów cząstek elementarnych (promieniowania jonizującego) zaprojektowane w roku 1952 przez Donalda Glasera, za co został uhonorowany w 1960 Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki.Fizyka płynów to dziedzina fizyki zajmująca się badaniem ruchliwości płynów oraz skutkami ruchów płynów, rozpatrując je głównie w skali mikroskopowej w celu uzupełnienia opisu makroskopowego. Analizując zachowanie pojedynczych cząsteczek stara się przewidzieć potencjalne zachowanie płynów oraz wyjaśnić zjawiska związane z płynami.

Rozpuszczenie w cieczy ciała stałego powoduje wzrost temperatury wrzenia (zob. prawo Raoulta).

Zobacz też[ | edytuj kod]

  • stany skupienia materii: ciało stałe, ciecz, gaz
  • inne przemiany fazowe: sublimacja, resublimacja, topnienie, krzepnięcie, parowanie, skraplanie
  • ciśnienie pary nasyconej
  • fizyka płynów
  • Ciecz przegrzana – ciało istniejące w stanie ciekłym powyżej temperatury wrzenia. Zazwyczaj ciecze wrą w jednej, określonej temperaturze przy stałym ciśnieniu. Proces wrzenia wymaga jednak odpowiednich warunków – m.in. możliwości ulatniania się powstającego z cieczy gazu, ponadto nie występuje jednocześnie w całej objętości cieczy i wymaga zainicjowania oraz czasu.Krzepnięcie – proces przechodzenia ciała ze stanu ciekłego w stan stały. Krzepnięcie wielu substancji zachodzi w określonej temperaturze zwanej temperaturą krzepnięcia (dla wody 0 °C). W miejscu styku substancji w stanie stałym i stanie ciekłym w cieczy i w ciele stałym podczas krzepnięcia i topnienia jest taka sama temperatura zwana temperaturą topnienia. Temperatura topnienia jest podawana jako wielkość charakterystyczna dla wielu substancji. Temperatura topnienia (krzepnięcia) zależy nieznacznie od ciśnienia. Krzepnięciu towarzyszy wydzielanie ciepła co jest równoważne temu, że krzepnięcie przy stałym ciśnieniu wymaga odprowadzenia ciepła z krzepnącej substancji. Ilość ciepła wydzielanego podczas krzepnięcia wyraża się wzorem




    Warto wiedzieć że... beta

    Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców.
    Siła wyporu – siła działająca na ciało zanurzone w płynie czyli w cieczy lub gazie w obecności ciążenia. Jest skierowana pionowo do góry – przeciwnie do ciężaru. Wartość siły wyporu jest równa ciężarowi płynu wypartego przez to ciało.
    Resublimacja (desublimacja) – przemiana fazowa polegająca na bezpośrednim przechodzeniu substancji z fazy gazowej (pary) w fazę stałą z pominięciem stanu ciekłego. Resublimacja jest procesem odwrotnym do sublimacji. W wyniku resublimacji wody (pary wodnej) powstaje szron. Resublimacja, w połączeniu z sublimacją lub parowaniem, jest wykorzystywana do oczyszczania lub rozdzielania substancji i otrzymywania ich w postaci krystalicznej (jest to m.in. metoda oczyszczania jodu).
    Ciśnienie (prężność) pary nasyconej - ciśnienie, przy którym w określonej temperaturze gaz jest w stanie równowagi z cieczą. Występuje wówczas równowaga między parowaniem i skraplaniem.
    Ciśnienie – wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa, co przedstawia zależność:
    Przemiana fazowa (przejście fazowe) – proces termodynamiczny, polegający na przejściu jednej fazy termodynamicznej w drugą, zachodzący w kierunku zapewniającym zmniejszenie energii swobodnej układu
    Sublimacja – przemiana fazowa bezpośredniego przejścia ze stanu stałego w stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego. Zjawisko odwrotne do sublimacji to resublimacja.

    Reklama