წყლის (ან სხვა სითხის) დუღილის შესანარჩუნებლად მას მუდმივად უნდა მიეწოდოს სითბო, მაგალითად, სანთურით გაცხელებით. ამ შემთხვევაში წყლისა და ჭურჭლის ტემპერატურა არ იზრდება, მაგრამ დროის ყოველი ერთეულისთვის წარმოიქმნება გარკვეული რაოდენობის ორთქლი. აქედან გამომდინარეობს, რომ წყლის ორთქლად გადაქცევა მოითხოვს სითბოს შემოდინებას, ისევე როგორც ეს ხდება კრისტალის (ყინულის) სითხეში გარდაქმნისას (§ 269). სითხის ერთეული მასის იმავე ტემპერატურის ორთქლად გადაქცევისთვის საჭირო სითბოს რაოდენობას ეწოდება მოცემული სითხის აორთქლების სპეციფიკური სითბო. იგი გამოიხატება ჯოულებში თითო კილოგრამზე.

ძნელი არ არის იმის გაგება, რომ როდესაც ორთქლი თხევად კონდენსირდება, სითბოს იგივე რაოდენობა უნდა გამოთავისუფლდეს. მართლაც, ქვაბთან დაკავშირებული მილი ჩავუშვით ჭიქა წყალში (სურ. 488). გათბობის დაწყებიდან გარკვეული პერიოდის შემდეგ, ჰაერის ბუშტები დაიწყება წყალში ჩაძირული მილის ბოლოდან. ეს ჰაერი მნიშვნელოვნად არ ამაღლებს წყლის ტემპერატურას. შემდეგ ქვაბში წყალი ადუღდება, რის შემდეგაც დავინახავთ, რომ მილის ბოლოდან გამომავალი ბუშტები აღარ ამოდის, არამედ სწრაფად იკლებს და მკვეთრი ხმით ქრება. ეს არის ორთქლის ბუშტები, რომლებიც კონდენსირებულია წყალში. როგორც კი ქვაბიდან ჰაერის ნაცვლად ორთქლი გამოვა, წყალი სწრაფად დაიწყებს გაცხელებას. ვინაიდან ორთქლის სპეციფიკური სითბოს მოცულობა დაახლოებით იგივეა, რაც ჰაერის, ამ დაკვირვებიდან გამომდინარეობს, რომ წყლის ასეთი სწრაფი გათბობა ხდება ზუსტად ორთქლის კონდენსაციის შედეგად.

ბრინჯი. 488. ქვაბიდან ჰაერი გამოდის, თერმომეტრი თითქმის იგივე ტემპერატურას აჩვენებს. როდესაც ჰაერის ნაცვლად ორთქლი გამოდის და მინაში იწყებს კონდენსაციას, თერმომეტრი სწრაფად მოიმატებს, რაც მიუთითებს ტემპერატურის ზრდაზე.

როდესაც ორთქლის ერთეული მასა კონდენსირებულია იმავე ტემპერატურის სითხეში, სითბოს რაოდენობა გამოიყოფა აორთქლების სპეციფიკური სითბოს ტოლი. ამის პროგნოზირება შეიძლებოდა ენერგიის შენარჩუნების კანონის საფუძველზე. მართლაც, ეს ასე რომ არ ყოფილიყო, მაშინ შესაძლებელი იქნებოდა აეშენებინათ მანქანა, რომელშიც სითხე ჯერ აორთქლდება და შემდეგ შედედდება: აორთქლების სითბოსა და კონდენსაციის სითბოს შორის განსხვავება წარმოადგენს ყველა სხეულის მთლიანი ენერგიის ზრდას. მონაწილეობს განსახილველ პროცესში. და ეს ეწინააღმდეგება ენერგიის შენარჩუნების კანონს.

აორთქლების სპეციფიკური სიცხე შეიძლება განისაზღვროს კალორიმეტრის გამოყენებით, ისევე, როგორც ეს ხდება შერწყმის სპეციფიკური სითბოს განსაზღვრისას (§ 269). კალორიმეტრში ჩავასხათ გარკვეული რაოდენობის წყალი და გავზომოთ მისი ტემპერატურა. შემდეგ ქვაბიდან გამოსაცდელი სითხის ორთქლს შევიყვანთ წყალში გარკვეული დროით, ვიღებთ ზომებს, რომ მხოლოდ ორთქლი გამოვიდეს, სითხის წვეთების გარეშე. ამისათვის ორთქლი გადის ორთქლის კამერაში (სურ. 489). ამის შემდეგ ჩვენ კვლავ გავზომავთ წყლის ტემპერატურას კალორიმეტრში. კალორიმეტრის აწონვით შეგვიძლია ვიმსჯელოთ მისი მასის ზრდით, ორთქლის რაოდენობაზე, რომელიც კონდენსირებულია სითხეში.

ბრინჯი. 489. ორთქლმავალი - ორთქლთან ერთად მოძრავი წყლის წვეთების შესაკავებელი მოწყობილობა

ენერგიის შენარჩუნების კანონის გამოყენებით შესაძლებელია ამ პროცესისთვის სითბოს ბალანსის განტოლების შექმნა, რაც საშუალებას გვაძლევს განვსაზღვროთ წყლის აორთქლების სპეციფიკური სითბო. კალორიმეტრში წყლის მასა (კალორიმეტრის წყლის ეკვივალენტის ჩათვლით) ტოლი იყოს ორთქლის მასის - , წყლის თბოტევადობა - , წყლის საწყისი და საბოლოო ტემპერატურა კალორიმეტრში - და , დუღილის წერტილი წყალი - და აორთქლების სპეციფიკური სითბო - . სითბოს ბალანსის განტოლებას აქვს ფორმა

.

ზოგიერთი სითხის აორთქლების სპეციფიკური სითბოს განსაზღვრის შედეგები ნორმალურ წნევაზე მოცემულია ცხრილში. 20. როგორც ხედავთ, ეს სიცხე საკმაოდ დიდია. წყლის აორთქლების მაღალი სიცხე ბუნებაში უაღრესად მნიშვნელოვან როლს ასრულებს, რადგან აორთქლების პროცესები ბუნებაში დიდი მასშტაბით ხდება.

ცხრილი 20. ზოგიერთი სითხის აორთქლების სპეციფიკური სითბო

გაითვალისწინეთ, რომ ცხრილის აორთქლების მნიშვნელობების სპეციფიკური სითბო ეხება ნორმალურ წნევაზე დუღილის წერტილს. თუ სითხე ადუღდება ან უბრალოდ აორთქლდება სხვადასხვა ტემპერატურაზე, მაშინ მისი აორთქლების სპეციფიკური სითბო განსხვავებულია. სითხის ტემპერატურის მატებასთან ერთად, აორთქლების სითბო ყოველთვის მცირდება. ამის ახსნას მოგვიანებით განვიხილავთ.

295.1. განსაზღვრეთ სითბოს რაოდენობა, რომელიც საჭიროა 20 გ წყლის ადუღებამდე გასათბობად და ორთქლად გადაქცევა .

295.2. რა ტემპერატურა მიიღება, თუ 200 გ წყლის შემცველ ჭიქაში 3 გ ორთქლი შეიტანეს? უგულებელყოთ შუშის სითბოს სიმძლავრე.

ამ გაკვეთილზე ჩვენ ყურადღებას მივაქცევთ აორთქლების ამ ტიპს, როგორიცაა ადუღება, განვიხილავთ მის განსხვავებებს ადრე განხილული აორთქლების პროცესისგან, გავაცნობთ მნიშვნელობას, როგორიცაა დუღილის ტემპერატურა და განვიხილავთ რაზეა დამოკიდებული. გაკვეთილის ბოლოს შემოგთავაზებთ ძალიან მნიშვნელოვან რაოდენობას, რომელიც აღწერს აორთქლების პროცესს - აორთქლების და კონდენსაციის სპეციფიკური სითბო.

თემა: მატერიის აგრეგატული მდგომარეობები

გაკვეთილი: დუღილი. აორთქლების და კონდენსაციის სპეციფიკური სითბო

ბოლო გაკვეთილზე ჩვენ უკვე განვიხილეთ ორთქლის წარმოქმნის ერთ-ერთი სახეობა - აორთქლება - და გამოვყავით ამ პროცესის თვისებები. დღეს განვიხილავთ ამ ტიპის აორთქლებას, დუღილის პროცესს და შემოგთავაზებთ მნიშვნელობას, რომელიც რიცხობრივად ახასიათებს აორთქლების პროცესს - აორთქლებისა და კონდენსაციის სპეციფიკური სითბო.

განმარტება.მდუღარე(ნახ. 1) არის სითხის აირისებრ მდგომარეობაში ინტენსიური გადასვლის პროცესი, რომელსაც თან ახლავს ორთქლის ბუშტების წარმოქმნა და ხდება სითხის მთელ მოცულობაში გარკვეულ ტემპერატურაზე, რომელსაც დუღილის წერტილი ეწოდება.

შევადაროთ აორთქლების ორი ტიპი ერთმანეთს. დუღილის პროცესი უფრო ინტენსიურია, ვიდრე აორთქლების პროცესი. გარდა ამისა, როგორც გვახსოვს, აორთქლების პროცესი ხდება დნობის წერტილის ზემოთ ნებისმიერ ტემპერატურაზე, ხოლო დუღილის პროცესი მკაცრად გარკვეულ ტემპერატურაზე, რომელიც განსხვავებულია თითოეული ნივთიერებისთვის და ეწოდება დუღილის წერტილი. აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ აორთქლება ხდება მხოლოდ სითხის თავისუფალი ზედაპირიდან, ანუ მიმდებარე აირებისგან გამიჯნული უბნიდან და დუღილი ერთდროულად ხდება მთელი მოცულობიდან.

მოდით შევხედოთ დუღილის პროცესს უფრო დეტალურად. წარმოვიდგინოთ სიტუაცია, რომელიც ბევრ ჩვენგანს არაერთხელ შეხვედრია - წყლის გათბობა და დუღილი ჭურჭელში, მაგალითად, ქვაბში. გაცხელებისას გარკვეული რაოდენობის სითბო გადაეცემა წყალს, რაც გამოიწვევს მისი შინაგანი ენერგიის მატებას და მოლეკულური მოძრაობის აქტივობის ზრდას. ეს პროცესი გაგრძელდება გარკვეულ ეტაპამდე, სანამ მოლეკულური მოძრაობის ენერგია არ გახდება საკმარისი დუღილის დასაწყებად.

წყალი შეიცავს გახსნილ გაზებს (ან სხვა მინარევებს), რომლებიც გამოიყოფა მის სტრუქტურაში, რაც იწვევს აორთქლების ცენტრების ე.წ. ანუ, სწორედ ამ ცენტრებში იწყება ორთქლის გათავისუფლება და ბუშტები წარმოიქმნება წყლის მთელ მოცულობაში, რომლებიც შეინიშნება დუღილის დროს. მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ ეს ბუშტები არ შეიცავს ჰაერს, არამედ ორთქლს, რომელიც წარმოიქმნება დუღილის პროცესში. ბუშტების წარმოქმნის შემდეგ, მათში ორთქლის რაოდენობა იზრდება და ისინი იწყებენ ზომით ზრდას. ხშირად, ბუშტები თავდაპირველად ყალიბდება ჭურჭლის კედლებთან და მაშინვე არ ამოდის ზედაპირზე; ჯერ, ზომაში მატებაზე, ისინი განიცდიან არქიმედეს მზარდი ძალის გავლენას, შემდეგ კი კედელს შორდებიან და ზედაპირზე ამოდიან, სადაც იფეთქებენ და გამოყოფენ ორთქლის ნაწილს.

აღსანიშნავია, რომ ორთქლის ყველა ბუშტი მაშინვე არ აღწევს წყლის თავისუფალ ზედაპირს. დუღილის დაწყებისას წყალი ჯერ კიდევ არ თბება თანაბრად და ქვედა ფენები, რომლებთანაც უშუალოდ ხდება სითბოს გადაცემის პროცესი, უფრო ცხელია, ვიდრე ზედა, თუნდაც კონვექციის პროცესის გათვალისწინებით. ეს იწვევს იმ ფაქტს, რომ ქვემოდან ამომავალი ორთქლის ბუშტები იშლება ზედაპირული დაძაბულობის ფენომენის გამო, სანამ არ მიაღწევენ წყლის თავისუფალ ზედაპირს. ამ შემთხვევაში, ორთქლი, რომელიც იყო ბუშტების შიგნით, გადადის წყალში, რითაც კიდევ უფრო ათბობს მას და აჩქარებს წყლის ერთგვაროვანი გაცხელების პროცესს მთელ მოცულობაში. შედეგად, როდესაც წყალი თითქმის თანაბრად თბება, თითქმის ყველა ორთქლის ბუშტი იწყებს წყლის ზედაპირამდე მიღწევას და იწყება ინტენსიური ორთქლის წარმოქმნის პროცესი.

მნიშვნელოვანია ხაზგასმით აღვნიშნოთ ის ფაქტი, რომ ტემპერატურა, რომელშიც ხდება დუღილის პროცესი, უცვლელი რჩება სითხის სითბოს მიწოდების ინტენსივობის გაზრდის შემთხვევაშიც კი. მარტივი სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ დუღილის პროცესში თქვენ დაამატებთ გაზს სანთურზე, რომელიც ათბობს წყლის ტაფას, ეს გამოიწვევს მხოლოდ დუღილის ინტენსივობის ზრდას და არა სითხის ტემპერატურის ზრდას. თუ უფრო სერიოზულად ჩავუღრმავდებით დუღილის პროცესს, აღსანიშნავია, რომ წყალში ჩნდება ადგილები, რომლებშიც შესაძლებელია მისი გადახურება დუღილის წერტილზე მაღლა, მაგრამ ასეთი გადახურების რაოდენობა, როგორც წესი, არ აღემატება ერთ ან რამდენიმე გრადუსს. და უმნიშვნელოა სითხის მთლიან მოცულობაში. ნორმალური წნევის დროს წყლის დუღილის წერტილი არის 100°C.

წყლის დუღილის პროცესში შეგიძლიათ შეამჩნიოთ, რომ მას თან ახლავს დამახასიათებელი ხმები ე.წ. ეს ხმები წარმოიქმნება ზუსტად ორთქლის ბუშტების კოლაფსის აღწერილი პროცესის გამო.

სხვა სითხეების დუღილის პროცესები ისევე მიმდინარეობს, როგორც წყლის ადუღება. ამ პროცესებში მთავარი განსხვავებაა ნივთიერებების დუღილის განსხვავებული ტემპერატურა, რომლებიც ნორმალურ ატმოსფერულ წნევაზე უკვე იზომება ცხრილის მნიშვნელობები. ამ ტემპერატურის ძირითად მნიშვნელობებს ვაჩვენებთ ცხრილში.

საინტერესო ფაქტია, რომ სითხეების დუღილის წერტილი დამოკიდებულია ატმოსფერული წნევის მნიშვნელობაზე, რის გამოც ჩვენ აღვნიშნეთ, რომ ცხრილის ყველა მნიშვნელობა მოცემულია ნორმალურ ატმოსფერულ წნევაზე. როდესაც ჰაერის წნევა იზრდება, სითხის დუღილის წერტილიც იკლებს, პირიქით, იკლებს.

ისეთი ცნობილი სამზარეულოს ტექნიკის მუშაობის პრინციპი, როგორიცაა წნევის გაზქურა, ემყარება დუღილის წერტილის ამ დამოკიდებულებას გარემოს წნევაზე (ნახ. 2). ეს არის ტაფა მჭიდროდ დახურული სახურავით, რომლის ქვეშაც წყლის ორთქლიზაციის პროცესში ჰაერის წნევა ორთქლთან ერთად აღწევს 2 ატმოსფერულ წნევას, რაც იწვევს მასში წყლის დუღილის წერტილის მატებას. ამის გამო, მასში შემავალი წყალი და საკვები აქვს შესაძლებლობა გაცხელდეს ჩვეულებრივზე მაღალ ტემპერატურაზე () და დაჩქარებულია მომზადების პროცესი. ამ ეფექტის გამო მოწყობილობამ მიიღო სახელი.

ბრინჯი. 2. წნევის გაზქურა ()

სიტუაციას სითხის დუღილის შემცირებით ატმოსფერული წნევის დაქვეითებით, ასევე აქვს მაგალითი ცხოვრებიდან, მაგრამ მრავალი ადამიანისთვის აღარ არის ყოველდღიური. ეს მაგალითი ეხება მთამსვლელთა მოგზაურობას მაღალმთიან რაიონებში. ირკვევა, რომ 3000-5000 მ სიმაღლეზე მდებარე ადგილებში წყლის დუღილის წერტილი ატმოსფერული წნევის შემცირების გამო მცირდება დაბალ მნიშვნელობებამდე, რაც იწვევს ლაშქრობებზე საკვების მომზადების სირთულეებს, რადგან ეფექტური თერმული დამუშავებისთვის. პროდუქცია ამ შემთხვევაში, მას გაცილებით მეტი დრო სჭირდება, ვიდრე ნორმალურ პირობებში. დაახლოებით 7000 მ სიმაღლეზე წყლის დუღილის წერტილი აღწევს, რაც შეუძლებელს ხდის ასეთ პირობებში ბევრი პროდუქტის მომზადებას.

ნივთიერებების გამოყოფის ზოგიერთი ტექნოლოგია ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ სხვადასხვა ნივთიერების დუღილის წერტილები განსხვავებულია. მაგალითად, თუ გავითვალისწინებთ გათბობის ზეთს, რომელიც წარმოადგენს კომპლექსურ სითხეს, რომელიც შედგება მრავალი კომპონენტისგან, მაშინ დუღილის პროცესში ის შეიძლება დაიყოს რამდენიმე სხვადასხვა ნივთიერებად. ამ შემთხვევაში, იმის გამო, რომ ნავთის, ბენზინის, ნაფტას და მაზუთის დუღილის წერტილები განსხვავებულია, მათი ერთმანეთისგან გამოყოფა შესაძლებელია სხვადასხვა ტემპერატურაზე აორთქლებისა და კონდენსაციის გზით. ამ პროცესს ჩვეულებრივ ფრაქციებს უწოდებენ (ნახ. 3).

ბრინჯი. 3 ზეთის დაყოფა ფრაქციებად ()

ნებისმიერი ფიზიკური პროცესის მსგავსად, ადუღება უნდა ხასიათდებოდეს გარკვეული რიცხვითი მნიშვნელობის გამოყენებით, ამ მნიშვნელობას ეწოდება აორთქლების სპეციფიკური სითბო.

ამ მნიშვნელობის ფიზიკური მნიშვნელობის გასაგებად, განიხილეთ შემდეგი მაგალითი: აიღეთ 1 კგ წყალი და მიიყვანეთ დუღილამდე, შემდეგ გაზომეთ რამდენი სითბოა საჭირო ამ წყლის სრულად აორთქლებას (სითბოს დანაკარგების გათვალისწინების გარეშე) - ეს მნიშვნელობა უდრის წყლის აორთქლების სპეციფიკურ სითბოს. სხვა ნივთიერებისთვის, ეს სითბოს მნიშვნელობა განსხვავებული იქნება და იქნება ამ ნივთიერების აორთქლების სპეციფიკური სითბო.

აორთქლების სპეციფიკური სითბო აღმოჩნდება ძალიან მნიშვნელოვანი მახასიათებელი ლითონის წარმოების თანამედროვე ტექნოლოგიებში. გამოდის, რომ, მაგალითად, რკინის დნობისა და აორთქლების დროს მისი შემდგომი კონდენსაციისა და გამაგრების დროს წარმოიქმნება ბროლის გისოსი სტრუქტურით, რომელიც უზრუნველყოფს უფრო მაღალ სიმტკიცეს, ვიდრე ორიგინალური ნიმუში.

აღნიშვნა: აორთქლების და კონდენსაციის სპეციფიკური სითბო (ზოგჯერ აღინიშნება).

საზომი ერთეული: .

ნივთიერებების აორთქლების სპეციფიკური სიცხე განისაზღვრება ლაბორატორიული ექსპერიმენტების გამოყენებით, ხოლო ძირითადი ნივთიერებებისთვის მისი მნიშვნელობები მითითებულია შესაბამის ცხრილში.

ეს ცოდნა სწრაფად ქრება და თანდათან ადამიანები წყვეტენ ყურადღებას ნაცნობი ფენომენების არსს. ზოგჯერ სასარგებლოა თეორიული ცოდნის გახსენება.

განმარტება

რა არის დუღილი? ეს არის ფიზიკური პროცესი, რომლის დროსაც ინტენსიური აორთქლება ხდება როგორც სითხის თავისუფალ ზედაპირზე, ასევე მის სტრუქტურის შიგნით. დუღილის ერთ-ერთი ნიშანია ბუშტების წარმოქმნა, რომელიც შედგება გაჯერებული ორთქლისა და ჰაერისგან.

აღსანიშნავია ისეთი რამის არსებობა, როგორიცაა დუღილის წერტილი. ორთქლის წარმოქმნის სიჩქარე ასევე დამოკიდებულია წნევაზე. ეს უნდა იყოს მუდმივი. ზოგადად, თხევადი ქიმიკატების მთავარი მახასიათებელია მათი დუღილის წერტილი ნორმალურ ატმოსფერულ წნევაზე. თუმცა, ამ პროცესზე ასევე შეიძლება გავლენა იქონიოს ისეთი ფაქტორებით, როგორიცაა ხმის ტალღების ინტენსივობა და ჰაერის იონიზაცია.

წყლის დუღილის ეტაპები

ორთქლი აუცილებლად დაიწყებს წარმოქმნას ისეთი პროცედურის დროს, როგორიცაა გათბობა. ადუღება გულისხმობს სითხის გავლას 4 ეტაპად:

1. ჭურჭლის ძირში, ასევე მის კედლებზე იწყება პატარა ბუშტების წარმოქმნა. ეს იმის შედეგია, რომ მასალის ბზარები, საიდანაც კონტეინერი მზადდება, შეიცავს ჰაერს, რომელიც ფართოვდება მაღალი ტემპერატურის გავლენის ქვეშ.
2. ბუშტები იწყებენ მოცულობის ზრდას, რის შედეგადაც ისინი იშლება წყლის ზედაპირზე. თუ სითხის ზედა ფენა ჯერ კიდევ არ არის მიღწეული დუღილის წერტილამდე, ღრუები იძირება ბოლოში, რის შემდეგაც ისინი კვლავ იწყებენ სწრაფვას ზემოთ. ეს პროცესი იწვევს ხმის ტალღების წარმოქმნას. ამიტომაც გვესმის ხმაური წყლის დუღილის დროს.
3. ბუშტების უდიდესი რაოდენობა ზედაპირზე ცურავს, რაც ქმნის შთაბეჭდილებას, რომ სითხე ფერმკრთალი ხდება. ვიზუალური ეფექტის გათვალისწინებით, დუღილის ამ ეტაპს ეწოდება "თეთრი გასაღები".
4. შეინიშნება ინტენსიური ქავილი, რასაც თან ახლავს დიდი ბუშტების წარმოქმნა, რომლებიც სწრაფად სკდებიან. ამ პროცესს თან ახლავს ნაპერწკლების გამოჩენა, ასევე ინტენსიური ორთქლის წარმოქმნა.

აორთქლების სპეციფიკური სითბო

თითქმის ყოველდღე ვხვდებით ისეთ ფენომენს, როგორიცაა დუღილი. აორთქლების სპეციფიკური სითბო არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც განსაზღვრავს სითბოს რაოდენობას. მისი დახმარებით თხევადი ნივთიერება შეიძლება ორთქლად იქცეს. ამ პარამეტრის გამოსათვლელად, თქვენ უნდა გაყოთ აორთქლების სითბო მასაზე.

როგორ ხდება გაზომვა?

სპეციფიკური მაჩვენებელი იზომება ლაბორატორიულ პირობებში შესაბამისი ექსპერიმენტების ჩატარებით. მათ შორისაა შემდეგი:

• იზომება სითხის საჭირო რაოდენობა, რომელიც შემდეგ ჩაედინება კალორიმეტრში;
• ხორციელდება წყლის ტემპერატურის საწყისი გაზომვა;
• სანთურზე დამონტაჟებულია კოლბა მასში ადრე მოთავსებული საცდელი ნივთიერებით;
• საცდელი ნივთიერების მიერ გამოთავისუფლებული ორთქლი იშვება კალორიმეტრში;
• წყლის ტემპერატურა ხელახლა იზომება;
• კალორიმეტრი იწონის, რაც საშუალებას იძლევა გამოითვალოს შედედებული ორთქლის მასა.

ბუშტის დუღილის რეჟიმი

როდესაც საქმე ეხება კითხვას, თუ რა არის დუღილი, უნდა აღინიშნოს, რომ მას აქვს რამდენიმე რეჟიმი. ასე რომ, როდესაც გაცხელდება, ორთქლი შეიძლება წარმოიქმნას ბუშტების სახით. ისინი პერიოდულად იზრდებიან და იშლება. დუღილის ამ რეჟიმს ბირთვული დუღილი ეწოდება. როგორც წესი, ორთქლით სავსე ღრუები იქმნება ზუსტად გემის კედლებზე. ეს არის იმის გამო, რომ ისინი, როგორც წესი, overheated. ეს ადუღების აუცილებელი პირობაა, რადგან წინააღმდეგ შემთხვევაში ბუშტები დიდი ზომის მიღწევის გარეშე იშლება.

ფილმის დუღილის რეჟიმი

რა არის დუღილი? ამ პროცესის ახსნის უმარტივესი გზა არის აორთქლება გარკვეულ ტემპერატურაზე და მუდმივ წნევაზე. ბუშტების რეჟიმის გარდა, არის ფილმის რეჟიმიც. მისი არსი მდგომარეობს იმაში, რომ როდესაც სითბოს ნაკადი იზრდება, ცალკეული ბუშტები ერთიანდება და ქმნის ორთქლის ფენას ჭურჭლის კედლებზე. როდესაც კრიტიკულ მაჩვენებელს მიიღწევა, ისინი წყლის ზედაპირზე გადიან. დუღილის ეს რეჟიმი განსხვავდება იმით, რომ ჭურჭლის კედლებიდან თავად სითხემდე სითბოს გადაცემის ხარისხი მნიშვნელოვნად მცირდება. ამის მიზეზი არის იგივე ორთქლის ფილმი.

დუღილის წერტილი

აღსანიშნავია, რომ არსებობს დუღილის წერტილის დამოკიდებულება გახურებული სითხის ზედაპირზე განხორციელებულ წნევაზე. ამრიგად, საყოველთაოდ მიღებულია, რომ წყალი ადუღდება 100 გრადუს ცელსიუსამდე გაცხელებისას. თუმცა, ეს მაჩვენებელი სამართლიანად შეიძლება ჩაითვალოს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ატმოსფერული წნევა ნორმალურად ითვლება (101 კპა). თუ გაიზრდება, დუღილის წერტილიც ზევით შეიცვლება. მაგალითად, პოპულარულ წნევით ქვაბებში წნევა არის დაახლოებით 200 კპა. ამრიგად, დუღილის წერტილი იზრდება 20 ქულით (20 გრადუსამდე).

დაბალი ატმოსფერული წნევის მაგალითია მთიანი რაიონები. ასე რომ, იმის გათვალისწინებით, რომ იქ საკმაოდ პატარაა, წყალი იწყებს ადუღებას დაახლოებით 90 გრადუს ტემპერატურაზე. ასეთი ტერიტორიების მაცხოვრებლებს გაცილებით მეტი დრო უწევთ საჭმლის მომზადებაში. ასე, მაგალითად, კვერცხის მოსახარშად წყალი 100 გრადუსზე მაინც უნდა გააცხელოთ, თორემ თეთრი არ შედედება.

ნივთიერების დუღილის წერტილი დამოკიდებულია გაჯერებული ორთქლის წნევაზე. მისი გავლენა ტემპერატურაზე უკუპროპორციულია. მაგალითად, ვერცხლისწყალი 357 გრადუს ცელსიუსამდე გაცხელებისას დუღს. ეს შეიძლება აიხსნას იმით, რომ გაჯერებული ორთქლის წნევა არის მხოლოდ 114 Pa (წყალისთვის ეს მაჩვენებელი არის 101,325 Pa).

დუღილი სხვადასხვა პირობებში

სითხის პირობებისა და მდგომარეობის მიხედვით, დუღილის წერტილი შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს. მაგალითად, ღირს სითხეში მარილის დამატება. ქლორის და ნატრიუმის იონები მოთავსებულია წყლის მოლეკულებს შორის. ამრიგად, ადუღება მოითხოვს უფრო მეტ ენერგიას და, შესაბამისად, მეტ დროს. გარდა ამისა, ასეთი წყალი წარმოქმნის ბევრად ნაკლებ ორთქლს.

ქვაბი გამოიყენება სახლში მდუღარე წყლისთვის. თუ გამოიყენება სუფთა სითხე, ამ პროცესის ტემპერატურა არის სტანდარტული 100 გრადუსი. მსგავს პირობებში გამოხდილი წყალი დუღს. თუმცა, უცხო მინარევების არარსებობის გათვალისწინებით, ცოტა ნაკლები დრო დასჭირდება.

რა განსხვავებაა ადუღებასა და აორთქლებას შორის?

როდესაც წყალი ადუღდება, ორთქლი გამოიყოფა ატმოსფეროში. მაგრამ ამ ორი პროცესის იდენტიფიცირება შეუძლებელია. ეს არის მხოლოდ აორთქლების მეთოდები, რაც ხდება გარკვეულ პირობებში. ასე რომ, ადუღება პირველი სახეობაა. ეს პროცესი უფრო ინტენსიურია, ვიდრე გამოწვეულია ორთქლის ჯიბეების წარმოქმნით. აღსანიშნავია ისიც, რომ აორთქლების პროცესი ხდება ექსკლუზიურად წყლის ზედაპირზე. ადუღება ეხება სითხის მთელ მოცულობას.

რაზეა დამოკიდებული აორთქლება?

აორთქლება არის თხევადი ან მყარი აირისებრ მდგომარეობაში გადაქცევის პროცესი. არსებობს ატომებისა და მოლეკულების „ფრენა“, რომელთა კავშირი სხვა ნაწილაკებთან გარკვეული პირობების გავლენით სუსტდება. აორთქლების სიჩქარე შეიძლება განსხვავდებოდეს შემდეგი ფაქტორების გამო:

• თხევადი ზედაპირის ფართობი;
• თავად ნივთიერების ტემპერატურა, ისევე როგორც გარემო;
• მოლეკულების მოძრაობის სიჩქარე;
• ნივთიერების ტიპი.

მდუღარე წყლის ენერგია ფართოდ გამოიყენება ადამიანების მიერ ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ეს პროცესი იმდენად ჩვეულებრივი და ნაცნობი გახდა, რომ მის ბუნებასა და თავისებურებებზე არავინ ფიქრობს. მიუხედავად ამისა, არაერთი საინტერესო ფაქტი უკავშირდება დუღილს:

• ალბათ ყველამ შეამჩნია, რომ ქვაბის თავსახურზე ნახვრეტია, მაგრამ მის დანიშნულებაზე ცოტა ადამიანი ფიქრობს. იგი კეთდება ორთქლის ნაწილობრივ გამოყოფის მიზნით. წინააღმდეგ შემთხვევაში, წყალმა შეიძლება ჭურჭელში ჩაასხას.
• კარტოფილის, კვერცხის და სხვა საკვები პროდუქტების მომზადების ხანგრძლივობა არ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რამდენად ძლიერია გამათბობელი. მთავარია რამდენ ხანს იყვნენ ისინი მდუღარე წყალში.
• ისეთ ინდიკატორზე, როგორიცაა დუღილის წერტილი, არანაირად არ მოქმედებს გათბობის მოწყობილობის სიმძლავრე. მას შეუძლია გავლენა მოახდინოს მხოლოდ სითხის აორთქლების სიჩქარეზე.
• ადუღება მხოლოდ წყლის გაცხელება არ არის. ამ პროცესმა ასევე შეიძლება გამოიწვიოს სითხის გაყინვა. ამრიგად, დუღილის პროცესში აუცილებელია ჭურჭლიდან ჰაერის მუდმივად ამოტუმბვა.
• დიასახლისებისთვის ერთ-ერთი ყველაზე აქტუალური პრობლემა ის არის, რომ რძე შეიძლება "გაიქცეს". ამრიგად, ამ ფენომენის რისკი მნიშვნელოვნად იზრდება ამინდის გაუარესების დროს, რასაც თან ახლავს ატმოსფერული წნევის ვარდნა.
• ყველაზე ცხელი მდუღარე წყალი მიიღება ღრმა მიწისქვეშა მაღაროებში.
• ექსპერიმენტული კვლევების შედეგად მეცნიერებმა შეძლეს დაედგინათ, რომ მარსზე წყალი 45 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე დუღს.

შეიძლება თუ არა წყალი ოთახის ტემპერატურაზე ადუღდეს?

მარტივი გამოთვლებით, მეცნიერებმა შეძლეს დაედგინათ, რომ წყალს შეუძლია ადუღდეს სტრატოსფეროს დონეზე. მსგავსი პირობების აღდგენა შესაძლებელია ვაკუუმური ტუმბოს გამოყენებით. მიუხედავად ამისა, მსგავსი ექსპერიმენტი შეიძლება ჩატარდეს უფრო მარტივ, ამქვეყნიურ პირობებში.

ლიტრიან კოლბაში უნდა ადუღოთ 200 მლ წყალი და როცა ჭურჭელი ორთქლით შეივსება, ის მჭიდროდ უნდა დაიხუროს და გადმოდგას ცეცხლიდან. კრისტალიზატორზე დაყენების შემდეგ, თქვენ უნდა დაელოდოთ დუღილის პროცესის დასრულებას. შემდეგ კოლბას ასველებენ ცივი წყლით. ამის შემდეგ კონტეინერში კვლავ ინტენსიური ადუღება დაიწყება. ეს გამოწვეულია იმით, რომ დაბალი ტემპერატურის გავლენის ქვეშ, კოლბის ზედა ნაწილში მდებარე ორთქლი ეშვება.

ყველამ იცის, რომ ქვაბში წყალი დუღს 100˚C ტემპერატურაზე. მაგრამ შეგიმჩნევიათ, რომ დუღილის პროცესში წყლის ტემპერატურა არ იცვლება? საკითხავია – სად მიდის გამომუშავებული ენერგია, თუ კონტეინერს გამუდმებით ცეცხლზე ვინახავთ? იგი გადადის სითხის ორთქლად გარდაქმნაში. ამრიგად, წყლის აირისებრ მდგომარეობაში გადაქცევისთვის საჭიროა სითბოს მუდმივი მიწოდება. რამდენია საჭირო ერთი კილოგრამი სითხის იმავე ტემპერატურის ორთქლად გადაქცევისთვის, განისაზღვრება ფიზიკური სიდიდით, რომელსაც ეწოდება წყლის აორთქლების სპეციფიკური სითბო.

რაოდენობის ფიზიკური მნიშვნელობა

ადუღება ენერგიას მოითხოვს. მისი უმეტესი ნაწილი გამოიყენება ატომებსა და მოლეკულებს შორის ქიმიური კავშირების გასატეხად, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ორთქლის ბუშტები, ხოლო უფრო მცირე ნაწილი გამოიყენება ორთქლის გასაფართოვებლად, ანუ ისე, რომ შედეგად ბუშტებმა შეიძლება გასკდეს და გაათავისუფლოს იგი. მას შემდეგ, რაც სითხე მთელ თავის ენერგიას დებს აირისებრ მდგომარეობაში გადასასვლელად, მისი „ძალები“ ​​ამოიწურება. ენერგიის მუდმივი განახლებისა და დუღილის გასახანგრძლივებლად, კონტეინერს სითხით უფრო და უფრო მეტი სითბო უნდა მიეწოდოს. საქვაბე, გაზის სანთურა ან სხვა გათბობის მოწყობილობა შეუძლია უზრუნველყოს მისი მიწოდება. დუღილის დროს სითხის ტემპერატურა არ მატულობს იმავე ტემპერატურაზე.

ორთქლად გადაქცევისთვის სხვადასხვა სითხეს სჭირდება სითბოს სხვადასხვა რაოდენობა. რომელი გვიჩვენებს აორთქლების სპეციფიკურ სიცხეს.

თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ, თუ როგორ განისაზღვრება ეს მნიშვნელობა მაგალითიდან. აიღეთ 1 ლიტრი წყალი და მიიყვანეთ ადუღებამდე. შემდეგ ჩვენ გავზომავთ სითბოს რაოდენობას, რომელიც საჭიროა მთელი სითხის აორთქლებისთვის და ვიღებთ წყლის აორთქლების სპეციფიკური სითბოს მნიშვნელობას. სხვა ქიმიური ნაერთებისთვის ეს მაჩვენებელი განსხვავებული იქნება.

ფიზიკაში აორთქლების სპეციფიკური სითბო აღინიშნება ლათინური ასო L-ით. იგი იზომება ჯოულებში თითო კილოგრამზე (ჯ/კგ). მისი მიღება შესაძლებელია აორთქლებაზე დახარჯული სითბოს სითხის მასაზე გაყოფით:

ეს მნიშვნელობა ძალზე მნიშვნელოვანია თანამედროვე ტექნოლოგიებზე დაფუძნებული წარმოების პროცესებისთვის. მაგალითად, ისინი მასზე აკეთებენ აქცენტს ლითონების წარმოებაში. აღმოჩნდა, რომ თუ რკინა დნება და შემდეგ შედედდება, შემდგომი გამკვრივებისას წარმოიქმნება უფრო ძლიერი ბროლის ბადე.

რის ტოლია

სპეციფიკური სითბური ღირებულება სხვადასხვა ნივთიერებისთვის (r) განისაზღვრა ლაბორატორიული კვლევების დროს. ნორმალური ატმოსფერული წნევის დროს წყალი დუღს 100 °C-ზე, ხოლო წყლის აორთქლების სიცხე არის 2258,2 კჯ/კგ. ეს მაჩვენებელი სხვა ნივთიერებებისთვის მოცემულია ცხრილში:

თუმცა, ეს მაჩვენებელი შეიძლება შეიცვალოს გარკვეული ფაქტორების გავლენის ქვეშ:

1. ტემპერატურა.მისი მატებასთან ერთად, აორთქლების სითბო მცირდება და შეიძლება იყოს ნულის ტოლი.
   

   t, °C	r, კჯ/კგ
   	2500
   10	2477
   20	2453
   50	2380
   80	2308
   100	2258
   200	1940
   300	1405
   374	115
   374,15

2. წნევა.წნევის კლებასთან ერთად იზრდება აორთქლების სითბო და პირიქით. დუღილის წერტილი არის წნევის პირდაპირპროპორციული და შეუძლია მიაღწიოს კრიტიკულ მნიშვნელობას 374 °C.

   პ, პა	t boil., °C	r, კჯ/კგ
   0,0123	10	2477
   0,1234	50	2380
   1	100	2258
   2	120	2202
   5	152	2014
   10	180	1889
   20	112	1638
   50	264	1638
   100	311	1316
   200	366	585
   220	373,7	184,8
   კრიტიკული 221.29	374,15	-

3. ნივთიერების მასა.პროცესში ჩართული სითბოს რაოდენობა პირდაპირპროპორციულია წარმოქმნილი ორთქლის მასის.

კავშირი აორთქლებასა და კონდენსაციას შორის

ფიზიკოსებმა დაადგინეს, რომ აორთქლების საპირისპირო პროცესი - კონდენსაცია - ორთქლი ხარჯავს ზუსტად იმდენივე ენერგიას, რაც გამოიყენებოდა მის ფორმირებისთვის. ეს დაკვირვება ადასტურებს ენერგიის შენარჩუნების კანონს.

წინააღმდეგ შემთხვევაში, შესაძლებელი იქნებოდა ინსტალაციის შექმნა, რომელშიც სითხე აორთქლდება და შემდეგ კონდენსირდება. განსხვავება აორთქლებისთვის საჭირო სითბოსა და კონდენსაციისთვის საკმარის სითბოს შორის გამოიწვევს ენერგიის შენახვას, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა მიზნებისთვის. არსებითად, შეიქმნებოდა მუდმივი მოძრაობის მანქანა. მაგრამ ეს ეწინააღმდეგება ფიზიკურ კანონებს, რაც იმას ნიშნავს, რომ შეუძლებელია.

როგორ იზომება?

1. წყლის აორთქლების სპეციფიკური სითბო იზომება ექსპერიმენტულად ფიზიკურ ლაბორატორიებში. ამ მიზნით გამოიყენება კალორიმეტრები. პროცედურა ასე გამოიყურება:
2. კალორიმეტრში სითხის გარკვეული რაოდენობა შეედინება.

სპეციფიკური სითბოს მოცულობა

სპეციფიკური სითბო არის სითბოს რაოდენობა ჯოულებში (J), რომელიც საჭიროა ნივთიერების ტემპერატურის ასამაღლებლად. სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე არის ტემპერატურის ფუნქცია. აირებისთვის აუცილებელია განასხვავოთ სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე მუდმივი წნევისა და მუდმივი მოცულობის დროს.

შერწყმის სპეციფიკური სითბო

მყარი ნივთიერების შერწყმის სპეციფიკური სითბო არის სითბოს რაოდენობა J-ში, რომელიც საჭიროა 1 კგ ნივთიერების მყარიდან თხევად გადაქცევისთვის მის დნობის წერტილში.

აორთქლების ფარული სითბო

სითხის აორთქლების ფარული სითბო არის სითბოს რაოდენობა J-ში, რომელიც საჭიროა 1 კგ სითხის აორთქლებისთვის მის დუღილზე. აორთქლების ლატენტური სითბო დიდად არის დამოკიდებული წნევაზე. მაგალითი: თუ 1 კგ წყლის შემცველ კონტეინერზე 100°C (ზღვის დონიდან) სითბოს დაყენება მოხდება, წყალი შთანთქავს 1023 კჯ ლატენტურ სითბოს თერმომეტრის მაჩვენებლების ცვლილების გარეშე. ამასთან, მოხდება აგრეგაციის მდგომარეობის ცვლილება თხევადიდან ორთქლამდე. წყლის მიერ შთანთქმული სითბოს აორთქლების ფარული სითბო ეწოდება.

ორთქლი შეინარჩუნებს 1023 კჯ, რადგან ეს ენერგია საჭირო იყო აგრეგაციის მდგომარეობის შესაცვლელად.

კონდენსაციის ლატენტური სითბო

1. საპირისპირო პროცესის დროს, როდესაც 1 კგ წყლის ორთქლიდან 100°C ტემპერატურაზე (ზღვის დონეზე) სითბოს ამოღებულია, ორთქლი გამოყოფს 1023 კჯ სითბოს თერმომეტრის ჩვენების შეცვლის გარეშე. ამასთან, მოხდება აგრეგაციის მდგომარეობის ცვლილება ორთქლიდან თხევადამდე. წყლის მიერ შთანთქმული სითბოს ეწოდება კონდენსაციის ლატენტური სითბო.

თერმული გაზომვები

ტემპერატურა ან სითბოს ინტენსივობა იზომება თერმომეტრით. ამ სახელმძღვანელოში ტემპერატურის უმეტესობა გამოხატულია გრადუს ცელსიუსში (C), მაგრამ ზოგჯერ გამოიყენება ფარენჰეიტის გრადუსი (F).

ტემპერატურის მნიშვნელობა გვეუბნება მხოლოდ სითბოს ინტენსივობას ან მგრძნობიარე სიცხეს და არა სითბოს რეალურ რაოდენობას. ადამიანისთვის კომფორტული ტემპერატურა 21-დან 27°C-მდე მერყეობს. ამ ტემპერატურის დიაპაზონში ადამიანი თავს ყველაზე კომფორტულად გრძნობს. როდესაც ნებისმიერი ტემპერატურა ამ დიაპაზონზე ზემოთ ან ქვემოთაა, ადამიანი მას აღიქვამს როგორც თბილს ან ცივს. მეცნიერებაში არსებობს "აბსოლუტური ნულის" კონცეფცია - ტემპერატურა, რომლის დროსაც მთელი სითბო გამოიყოფა სხეულიდან. აბსოლუტური ნულის ტემპერატურა განისაზღვრება -273°C. ნებისმიერი ნივთიერება აბსოლუტურ ნულოვან ტემპერატურაზე შეიცავს სითბოს გარკვეულ რაოდენობას. კონდიცირების საფუძვლების გასაგებად, ასევე აუცილებელია გავიგოთ ურთიერთობა წნევას, ტემპერატურასა და ნივთიერების მდგომარეობას შორის. ჩვენი პლანეტა გარშემორტყმულია ჰაერით, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, აირით. გაზში წნევა თანაბრად გადადის ყველა მიმართულებით. ჩვენს ირგვლივ გაზი შედგება 21% ჟანგბადისა და 78% აზოტისგან.