Что такое перегретая вода
Возможно ли нагреть воду до температуры больше 100 градусов без кипения при нормальном атмосферном давлении? Действительно ли чистая вода кипит при 100 градусов? Какая вода – сырая или кипяченая – закипает при одинаковых условиях раньше?
Описание:
Замечали ли Вы, что при кипячении, образование первых пузырьков начинается на шероховатостях сосуда, а также вокруг более или менее крупных частиц присутствующих в жидкости загрязнителей?! Поэтому если нагревать абсолютно чистую жидкость в идеально отполированном сосуде, то при нормальном атмосферном давлении можно заставить эту жидкость не вскипать при очень высоких температурах.
Образуется так называемая перегретая жидкость, отличающаяся крайней нестабильностью — достаточно минимального толчка или попадания пылинки, чтобы жидкость мгновенно вскипела (а на деле — буквально взорвалась) сразу во всем объеме.
Перегретая жидкость — жидкость, нагретая выше температуры кипения.
Для демонстрации эффекта перегретой жидкости мы взяли дистиллированную воду и нагревали ее в стеклянной колбе.
Так как стекло колбы гладкое (без шероховатостей) и внутри воды также не было примесей и посторонних веществ, то такая вода нагрелась выше чем 100 градусов и все еще не кипела.
При добавлении сахара в колбе возникли сразу много центров парообразования, и перегретая жидкость начинает почти мгновенно превращаться в пар вокруг этих центров, что приводит к значительным всплескам воды. Т.е. пузыри пара внутри растут так быстро, что просто подбрасывают часть воды вверх, и вода выплескивается из колбы.
Объяснение:
Почему кипяченая вода закипает дольше чем сырая и почему возможно перегреть воду выше температуры кипения?!
А все дело в мельчайших пузырьках воздуха, которые растворены в воде или забились в щелях и шероховатостях посуды. При нагревании воды они начинают проявляться. Именно эти мельчайшие пузырьки воздуха являются основой для образования первых пузырей пара кипящей воды. Их так и называют – центры парообразования.
Чтобы жидкость не кипела при 100 градусах, должны отсутствовать центры парообразования (небольшие пузырьки воздуха). Воду необходимо нагревать в сосуде, у которого будет наименьшая шероховатость стенок, т.е. не будет мест, где могут скопиться пузырьки воздуха. А также взять абсолютно чистую воду без примесей, так как мельчайшие посторонние частицы могут нести в себе центры парообразования.
Раньше закипит вода сырая, так как она содержит в себе растворенный воздух, а из кипяченой воды воздух уже вышел в процессе кипячения.
Читая далее вы знаете почему «никто еще не наблюдал кипения вполне чистой, не содержащей воздуха воды».
А теперь подробнее…
Чтобы разъяснить, почему присутствие растворенного воздуха ускоряет кипение, надо войти в некоторые подробности.
Кипение, в отличие от испарения, состоит в появлении пузырей пара внутри нагреваемой жидкости. Это становится возможным только тогда, когда давление пара достигает величины, не меньшей, нежели давление атмосферы на поверхность, передающееся по закону Паскаля внутрь. Известно, что при 100˚С давление насыщающего водяного пара равно атмосферному. Это относится, однако, только к тому случаю, когда пар насыщает пространство над плоской поверхностью воды. Давление насыщенного пара внутри пузырька, образовавшегося в воде, должно быть меньше атмосферного— меньше, чем близ плоской водяной поверхности при той же температуре. Причина та, что молекулы, покидающие вогнутую поверхность жидкости, легко захватываются ею вновь. Значит, уже при сравнительно небольшом числе освободившихся молекул внутри пузырька наступает такое состояние, когда число ежесекундно освобождающихся молекул равно числу захватываемых. Это и есть состояние насыщения, когда данное пространство заключает при данной температуре наибольшее количество пара,— состояние, при котором давление пара наибольшее. Ясно, что наибольшее давление внутри пузырька меньше, чем над плоской поверхностью воды, где оно равно атмосферному. Чем водная поверхность кривее, т. е. чем меньше радиус пузырька, тем ниже максимальное давление пара. Например, внутри пузырька радиусом 0,01 мкм давление насыщающего пара при 100˚С равно 750 мм рт. ст. вместо 760 мм рт. ст.
Отсюда следует, что кипение воды, вообще говоря, должно наступать не при теоретических 100˚С, а при более высокой температуре, т. е. когда пар в воде создаст более высокое давление, равное атмосферному.
Вода, из которой предварительным кипячением выгнан весь растворенный в ней воздух, запаздывает поэтому с кипением: кипение начинается позднее; зато, начавшись, оно протекает очень быстро, с большим выделением пара и быстро доводит воду до нормальной температуры кипения (100 ˚С) вследствие усиленного расхода теплоты на парообразование.
Иначе протекает кипение в воде сырой, содержащей в растворе воздух. Так как растворимость газов с повышением температуры уменьшается, то избыток воздуха должен из нагреваемой воды выделиться. Он и выделяется в виде пузырьков. Первые пузырьки, появляющиеся в нагреваемой сырой воде, заключают не водяной пар, а воздух. С внутренней их поверхности начинают затем освобождаться и молекулы водяного пара. Надо помнить, что всего более затруднено появление в воде первых, самых мелких пузырьков пара, так как давление насыщенного пара в мельчайших пузырьках особенно понижено. Когда трудности рождения миновали, т. е. когда пузырьки так или иначе уже появились, дальнейший процесс образования в них пара значительно облегчается, и пузырьки быстро разрастаются. Этим и объясняется то, что сырая вода, содержащая в растворе воздух, не запаздывает с кипением, как вода кипяченая.
Воду, из которой по возможности удален растворенный в ней воздух, удалось (Максвеллу) при известных условиях перегревать под нормальным давлением до 180˚С. При еще более тщательном удалении воздуха можно было бы, вероятно, нагреть воду еще сильнее, оставляя ее жидкой. Это дало повод одному физику (Грове) утверждать, что «никто еще не наблюдал кипения вполне чистой, не содержащей воздуха воды».
Что такое перегретая вода
Стерилизатор для воды с перегревом серии PSMP
Стерилизатор для воды с перегревом серии PSMP
Краткое описание:
Являясь единственным национальным центром исследований и разработок оборудования для дезинфекции и стерилизации, SHINVA является основным подразделением по разработке национальных и отраслевых стандартов для стерилизационного оборудования.Сейчас ШИНВА является крупнейшей производственной базой стерилизационно-дезинфекционного оборудования в мире.SHINVA прошла сертификацию ISO9001, CE, ASME и системы управления сосудами под давлением.
Информация о продукте
Теги продукта
Обзор
Являясь единственным национальным центром исследований и разработок оборудования для дезинфекции и стерилизации, SHINVA является основным подразделением по разработке национальных и отраслевых стандартов для стерилизационного оборудования.Сейчас ШИНВА является крупнейшей производственной базой стерилизационно-дезинфекционного оборудования в мире.SHINVA прошла сертификацию ISO9001, CE, ASME и системы управления сосудами под давлением.
Стерилизатор перегретой воды серии PSM представляет собой высокопроизводительное и интеллектуальное крупногабаритное инфузионное стерилизационное оборудование, которое в основном используется для стерилизации пластиковых бутылок или пакетов для внутривенных вливаний.В качестве теплоносителя используется высокотемпературная перегретая вода.Тепловая энергия перегретой воды передается продуктам, обеспечивая тем самым однородность температуры стерилизации.В качестве стерилизующей среды используется оборотная вода высокой температуры.Уникальная технология выравнивания давления, используемая в процессе стерилизации, гарантирует, что пластиковые бутылки останутся в хорошей форме после стерилизации.
Различный размер
Перегретая жидкость
Перегретая жидкость (метастабильное состояние) – это такая жидкость, температура которой превышает температуру кипения. Причиной существования перегретых жидкостей при атмосферном давлении является неспособность вещества перейти в газообразное состояние одновременно во всей массе вещества.
Так, например, вода при перегреве может достигать 200°C. При этом, чем меньше присутствует в веществе различных примесей, тем большей температуры оно может достичь, будучи в жидком состоянии. Объясняется это тем, что возникновение начальных маленьких пузырьков затрудняется значительным взаимным притягиванием молекул данного вещества. В случае же когда в веществе присутствуют разбавленные газы и мелкие твердые частички – кипение происходит при более низких температурах. Происходит это по той причине, что вблизи пузырьков и частиц обильно происходит парообразование, в силу менее слабых связей основного вещества.
В результате такое состояние придает веществу некоторые специфические свойства, вроде взрывоподобное закипание за счет накопленного тепла, неустойчивость поверхности разделения жидкость-газ и др.
Материалы по теме
Квантовая жидкость и сверхтекучесть
Взрывоподобное закипание
Наиболее известным примером перегрева жидкости является нагревание воды в микроволновке. Стоит отметить, что при нагреве воды в емкости на огне, нагревание происходит неравномерно и температура воды около дна растет быстрее, в результате чего эта часть воды закипает.
В случае же с микроволновой печью – вода в чашке нагревается равномерно и поэтому способна превысить температуру кипения, сохраняя жидкое состояние. Таким образом, жидкость в чашке принимает метастабильное состояние и способна к взрывоподобному закипанию. Например, при малейшей вибрации или попадании в чашку мельчайшей частицы – слегка нарушаются связи между молекулами. Однако, жидкость настолько накопила энергию, что такого, казалось бы, незначительного влияния достаточно, чтобы вода внезапно вскипела и испарилась.
Не рекомендуется проводить подобный опыт в домашних условиях, так как это может привести к ожогам.
Перегретая вода
Визуально этот опасный фокус весьма эффектен! В стоящий на столе сосуд с горячей водой попадает какой-либо предмет, крошка хлеба, шарик, щепотка соли, и вода бурно вскипает, переливаясь через край сосуда. Так себя проявляет эффект перегретой воды. С ним хорошо знакомы специалисты, изучающие геотермальные воды. Вода на большой глубине нагревается свыше 100 С. Когда осуществляется бурение скважины, подъем к поверхности перегретых вод сопровождается интенсивным парообразованием, представляющим собой взрывной процесс кипения.
Но повышение температуры кипения термальных вод объясняется давлением, под которым вода находится в недрах земли. А в сосуде при нормальном атмосферном давлении почему вода, достигнув 100 С, не закипает?
Опыты по нагреванию воды свыше 100 С
Ученые объясняют феномен перегретой воды следующим образом:
В процессе исследований было подмечено, что интенсивное образование пузырьков пара при нагревании воды начинается на шероховатостях стенок и дна сосуда или вокруг механических примесей. Если идеально очищенную воду поместить в сосуд с отполированными стенками, можно нагреть её до температуры свыше 100 С, и она не закипит. Таким образом, при нормальном атмосферном давлении можно получить воду температурой, к примеру, 130 С. Эта перегретая субстанция отличается нестабильностью: чтобы жидкость закипела, достаточно просто встряхнуть сосуд или бросить в воду микроскопический объект, например, песчинку.
В лабораторных условиях при использовании специальных приспособлений ученые нагревали воду до 300 С. Но эта температура считается пределом: мгновенно при достижении 300 С происходило закипание воды по всему объему.
Когда вода закипает при температуре ниже 100 С
Как уже говорилось, температура кипения воды зависит от давления: чем выше давление, тем выше точка кипения. Ученые провели еще один интересный опыт: нагрели воду чуть ниже 100 ;С, а затем резко понизили давление воздуха в сосуде с водой – вода мгновенно вскипела! Высоко в горах, где атмосфера сильно разряжена, вода закипает при температуре 70-90 С.
Что такое кипение?
При нагревании сосуда с жидкостью начинается образование пузырьков пара. Пока температура жидкости незначительна, происходит обратная конденсации пара, и пузырьки лопаются. Как только жидкость прогревается до точки кипения по всему объему, пузырьки становятся больше, давление пара в них растет, они поднимаются к поверхности жидкости. В этот момент температура перестает расти, так как нагрев компенсируется отводом тепла при помощи пузырьков пара.
Итак, пузырьки пара начинают подниматься на поверхность, когда давление в них сравнивается с давлением жидкости. Если повысить давление жидкости, парообразование начнется позднее – температура кипения вырастет. И наоборот при понижении давления пузырьки начнут раньше подниматься на поверхность – жидкость закипит при меньшей температуре.