沸腾的特点
沸腾是指液体受热超过其饱和温度时,在液体内部和表面同时发生剧烈汽化的现象。不同液体的沸点不同。即使同一液体,它的沸点也要随外界的大气压强的改变而改变。
沸腾的特点:
在一定的外部压力下,液体升高到一定温度时,才开始沸腾。这个温度叫沸点(或饱和温度)。 沸腾时汽体和液体同时存在且汽体和液体温度相等,是该压力下所对应的饱和温度。 整个沸腾阶段虽然吸热,但温度始终保持不变。
蒸发和沸腾的区别:
(1)蒸发是液体在任何温度下都能发生的汽化现象(忽略-273.15℃,因为-273.15℃为绝对零度,这时,分子停止运动),而沸腾是液体在一定温度(沸点)下,并继续加热,才能发生的汽化现象。
(2)蒸发是只在液体表面发生的缓慢的汽化现象,而沸腾是在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象。
(3)蒸发时液体温度会下降,而沸腾中液体温度保持不变(在液体表面上压强不改变的前提下)。
(4)影响蒸发速度的因素是:液体的表面积,液体的温度,液体表面附近的空气流速;影响沸点的因素是:液体表面上的气压,液体的纯净程度。影响沸腾速度的因素:液体体积和原先的温度
(5)沸腾时有大量气泡产生,而蒸发时无气泡产生。
(6)蒸发的微观本质为:由于分子的热运动,使液体表面的分子离开液体,进入空气中。
(7)蒸发在任何温度都会进行,只是温度越高越快,反之越慢。而沸腾必须温度在沸点,且继续吸热。
沸腾的微观本质为:由于汽化剧烈产生了气泡,不仅液体表面的分子要离开液体,液体内部气泡壁上的分子也要离开液体,进入空气中。沸腾现象中包含了蒸发现象,但蒸发现象却不包括沸腾现象。
前后比较:
1、沸腾时会产生气泡。实际上,沸腾前,加热到一定温度时(非沸点),液体中也会产生气泡。
2、沸腾前液体中的气泡,并非液体汽化后的蒸气,而是原本溶解在液体中的空气。由于温度越高,气体在液体中的溶解能力就越弱,使部分原本溶解在液体中的空气在加热后无法溶解,而溢出液体。
3、沸腾前的气泡,越到液体上面,就越小。原因是对液体加热时,液体上层温度比下层低,液体上层对气体的溶解能力也就比下层强。气泡中,部分在下层无法溶解在液体中的气体浮到了温度较低的上层,又溶解在了液体里,使气泡变小。沸腾前产生的气泡,绝大多数未到达液体表面就已变小消失。
4、沸腾时的气泡,是液体汽化后的蒸气,这种气泡越到液体上层越大。这是因为下层的气泡在上浮的过程中,又与其它气泡混合,使气泡越来越大。沸腾时产生的气泡会到液体表面后破裂。破裂后与周围沸腾的水形成水蒸气离开后遇冷液化成小水珠,即我们看到的“白气”。
沸腾的分类:
1、核
核沸腾的特征在于在加热表面上的气泡或气泡的生长,其从表面上的离散点上升,其温度仅略高于液体。通常,通过增加的表面温度增加成核位点的数量。
沸腾容器的不规则表面(即,增加的表面粗糙度)或流体添加剂(即表面活性剂和/或纳米颗粒)可以产生另外的成核位置,而特别光滑的表面,例如塑料,适合过热。在这些条件下,加热的液体可能显示沸腾延迟,并且温度可能略高于沸点而不沸腾。
2、临界热通量
当沸腾表面被加热到高于临界温度时,在表面上形成蒸气膜。由于这种蒸汽薄膜能够远离表面携带热量,因此温度非常快地超过这一点上升到过渡沸腾状态。发生这一点取决于沸腾流体和所讨论的加热表面的特性。
3、转型
过渡沸腾可以定义为不稳定沸腾,其发生在在成核中可达到的最大值和在薄膜沸腾中达到的最小值之间的表面温度下。
气泡在加热液体中的形成是一种复杂的物理过程,其通常涉及气蚀和声学效应,例如在尚未加热到气泡沸腾到表面的位置的水壶中听到的广谱嘶嘶声。
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