Pilt on kõigile tuttav: pliidi peal on veepott lõkkel. Külma vesi muutub järk-järgult kuumaks, nii et selle pinnale ilmuvad esimesed mullid ja peagi on kõik rõõms alt kihama. Mis on vee aurustumissoojus? Mõned meist mäletavad kooli õppekavast, et vee temperatuur loodusliku atmosfäärirõhu juures ei tohi ületada 100 °C. Ja need, kes ei mäleta või ei usu, võivad kasutada sobivat termomeetrit ja veenduda, järgides ohutusmeetmeid.
Aga kuidas see saab olla? Panni all põleb ju ikka tuli, annab vedelikule oma energia ära ja kuhu see läheb, kui vett ei soojenda? Vastus: Vee auruks muutmiseks kasutatakse energiat.
Kuhu kaob energia
Tavaelus oleme harjunud meid ümbritseva aine kolme olekuga: tahke, vedel ja gaasiline. Tahkes olekus on molekulid kristallvõres jäig alt fikseeritud. Kuid see ei tähenda nende täielikku liikumatust igal temperatuuril, kuni see on vähem alt kraadi võrra kõrgem kui -273 ° C (see on absoluutne null), molekulid vibreerivad. Lisaks sõltub vibratsiooni amplituud temperatuurist. Kuumutamisel läheb energia üleaineosakesed ja need kaootilised liikumised muutuvad intensiivsemaks ning saavutavad siis teatud hetkel sellise jõu, et molekulid lahkuvad võre pesadest – aine muutub vedelikuks.
Vedelas olekus on molekulid üksteisega tihed alt seotud tõmbejõu kaudu, kuigi nad ei ole kindlas ruumipunktis fikseeritud. Aine edasisel soojuse akumuleerumisel muutuvad osa molekulide kaootilised vibratsioonid nii suureks, et molekulide üksteise külgetõmbejõud ületatakse ja nad lendavad lahku. Aine temperatuur lakkab tõusmast, kogu energia kandub nüüd üle järgmistele ja järgmistele osakeste partiidele ning nii täidab kogu pannil olev vesi samm-sammult köögi auruna.
Iga aine vajab selle protsessi läbiviimiseks teatud energiahulka. Vee, nagu ka teiste vedelike, aurustumissoojus on piiratud ja sellel on kindlad väärtused.
Mis ühikutes mõõdetakse
Igasugust energiat (isegi liikumist, ühtlast soojust) mõõdetakse džaulides. Joule (J) on oma nime saanud kuulsa teadlase James Joule'i järgi. Numbriliselt võib saada energia 1 J, kui teatud keha lükatakse 1 meetri kaugusele jõuga 1 njuuton.
Varem kasutati soojuse mõõtmiseks sellist mõistet nagu "kalor". Usuti, et soojus on selline füüsiline aine, mis võib voolata igasse kehasse või se alt välja. Mida rohkem see füüsilisse kehasse "lekkis", seda kuumem on. Vanadest õpikutest leiab selle füüsikalise suuruse veel. Kuid seda pole keeruline džaulideks teisendada, piisab 4-ga korrutamisest,19.
Vedelike gaasideks muutmiseks vajalikku energiat nimetatakse aurustumiserisoojuseks. Aga kuidas seda arvutada? Üks asi on muuta veekatseklaas auruks ja teine asi on muuta tohutu laeva aurumasina paak.
Seetõttu kasutavad nad näiteks H2O puhul soojustehnikas mõistet "vee erisoojus" (J / kg - mõõtühik). Ja võtmesõna on siin "konkreetne". Seda peetakse energiahulgaks, mis on vajalik 1 kg vedela aine auruks muutmiseks.
Väärtus on tähistatud ladina tähega L. Väärtust mõõdetakse džaulides 1 kg kohta.
Kui palju energiat vesi vajab
Vee erisoojust mõõdetakse järgmiselt: anumasse valatakse lämmastiku kogus, lastakse keema tõusta. Ühe liitri vee aurustamiseks kulutatud energia on soovitud väärtus.
Vee aurustumissoojuse mõõtmisel olid teadlased kergelt üllatunud. Vesi vajab gaasiks muutumiseks rohkem energiat kui kõik Maal levinud vedelikud: terve rida alkohole, veeldatud gaase ja isegi rohkem kui metallid, nagu elavhõbe ja plii.
Seega osutus vee aurustumissoojuseks 2,26 mJ/kg. Võrdluseks:
- elavhõbeda puhul – 0,282 mJ/kg;
- pliisisaldus on 0,855 mJ/kg.
Mis siis, kui see on vastupidi?
Mis juhtub, kui muudate protsessi vastupidiseks ja paned vedeliku kondenseeruma? Ei midagi erilist, on kinnitust energia jäävuse seadusele: ühe kondenseerimiselkilogrammist aurust saadud vedelikust eraldub täpselt sama palju soojust, kui kulub selle uuesti auruks muutmiseks. Seetõttu leidub viitetabelites sagedamini terminit "aurustumis- ja kondensatsioonierisoojus".
Muide, seda, et aurustumisel soojus neeldub, kasutatakse kodu- ja tööstusseadmetes eduk alt kunstliku külma tekitamiseks.
