Почему при кипении образуются пузырьки?

[kciray]

Я хочу детально разобрать процесс кипения. Насколько я понял - при нагревании пузырьки образуются именно около дна и стенок кастрюли потому,что там температура >100 градусов и многие молекулы воды имеют очень большую скорость - которая позволяет им преодолевать межмолекулярное притяжение, а также атмосферное давление. Но почему они скапливаются в шарики???

 

И ещё вопрос - а без атмосферного давления сколько будет температура кипения? Получается, она должна быть достаточной для преодолевания межмолекулярных связей и всё?

[aversun]

Шар имеет наименьшую поверхность при данном объёме и, соответственно, наименьшую поверхностную энергию.

[Гость Ефим]

И ещё вопрос - а без атмосферного давления сколько будет температура кипения? Получается, она должна быть достаточной для преодолевания межмолекулярных связей и всё?

Температура кипения - это температура, при которой давление пара жидкости равно внешнему давлению. В условиях абсолютного вакуума температура кипения любого вещества по определению равна нулю. Точнее, в этих условиях само понятие "кипение" теряет смысл.

А межмолекулярными силами в жидкости связана т.н. "критическая температура", или, как назвал её Менделеев - "истинная температура кипения".

[kciray]

А почему эти шарики прилипают к стенкам?

[Гость Ефим]

А почему эти шарики "прилипают" к стенкам?

Да они не "прилипают" - они на стенках образуются. Давление пара жидкости зависит не только от температуры, но и от кривизны поверхности. При отрицательной кривизне (пузырёк пара в жидкости) давление пара над такой поверхностью тем меньше, чем меньше пузырёк, поэтому для преодоления внешнего давления требуется температура выше, чем температура кипения, и чем меньше пузырёк - тем больше эта разница. Поэтому самопроизвольное образование пузырька в толще жидкости, даже нагретой до температуры кипения, просто невозможно.

На поверхности же сосуда образование зародышевых пузырьков облегчается. На шероховатой поверхности возникают микроскопические области с положительной кривизной поверхности, где давление пара наоборот повышается, кроме того, возможно образование областей локального перегрева. А если на поверхности сосуда адсорбирован воздух, его микроскопические пузырьки так же служат зародышами парообразования.

[aversun]

Вероятно потому, что при этом уменьшается поверхностная энергия, т.к. не затрачивается энергия на создание поверхности пузырька в точке прилипания. Кроме того, центры кипения или газообразования охотнее образуются на некоторых затравках, которыми являются стенки. Именно по этому для спокойного кипения жидкости, добавляют т.н. кипелки, вещества с развитой поверхностью, например кусочки пемзы, или запаянные с одного конца капилляры.

Изменено 12 Июня, 2012 в 10:54 пользователем aversun