Класс!ная физика



Кипятим, охлаждая


А можно ли вскипятить воду охлаждением?
Для опыта понадобится пробирка, плотно закрываемая пробкой, горелка и держатель (например, деревянная прищепка).

Также надо приготовить бутылку с холодной водой комнатной температуры и бутылку с ледяной водой, заранее поставив пластиковую бутылку с водой в морозильник ( не давая воде полностью замерзнуть).

Налейте в пробирку воды, немного больше половины, и начните нагревать ее над горелкой.
Держать пробирку надо наклонно и не нагревать верхнюю часть воды, т.к. если нагревать воду внизу, то при закипании расширяющиеся пары могут резко выбросить воду из пробирки.
Дождитесь, пока установится кипение верхней части воды, после чего быстро и плотно закройте пробирку, одновременно отодвинув ее от огня.
Кипение немедленно прекратится.

Теперь переверните пробирку пробкой вниз и полейте верхнюю пустую часть пробирки холодной водой.
Вода в пробирке начнет кипеть!
Через некоторое время кипение, разумеется, прекратится, но возобновится после повторного орошения пробирки холодной водой.

Когда холодный душ перестанет действовать, а к этому времени остывшую пробирку можно будет уже держать рукой, полейте пустую часть пробирки ледяной водой, и вода в прохладной пробирке послушно закипит еще раз!



Почему?

Кипение начинается тогда, когда давление насыщенного пара при температуре жидкости сравнивается с давлением жидкости.
В этом случае образующиеся внутри жидкости пузырьки, наполненные паром, перестают схлопываться, они растут, всплывают к поверхности и там лопаются.

Для поддержания кипения необходим приток энергии.Возле открытой поверхности воды в нашей пробирке кипение начинается примерно при 100 ", когда давление насыщенных паров воды равно давлению окружающего воздуха, т.е. примерно 100 кПа.
Интенсивный поток пара вытесняет из пробирки почти весь воздух, и после закрывания пробирки, в ее свободной части остается практически только насыщенный пар.

При обливании пробирки холодной водой температура и давление пара падают, соответственно уменьшается и давление на воду, а температура ее измениться не успевает.
Значит, давление воды становится ниже давления насыщенного пара при температуре воды, и ... начинается кипение. Энергия, необходимая для поддержания кипения, берется у остывающей воды.
Поэтому через некоторое время температура воды понизится (а давление в пробирке повысится), и кипение прекратится.

При последовательных поливаниях сначала холодной, а затем и ледяной водой температура воды и насыщенного пара постепенно уменьшаются, и в конце опыта давление в пробирке оказывается совсем маленьким (такг при О *С давление насыщенного пара почти в 17 раз меньше атмосферного).
Чтобы проверить это, достаточно открыть пробку и вы услышите хлопок воздуха, входящего в пробирку.
Есть еще один, очень красивый, способ убедиться в той, что над водой находится «почти пустота».

Попробуйте установить пробирку вертикально и резко встряхнуть ее в вертикальном направлении — вы услышите необычный звук, как будто в пробирке находится не вода, а нечто жесткое.
Причина как раз и состоит в отсутствии над водой воздуха, препятствующего ее свободному резкому движению.

Источник: по материалам ж. "Квант"






Знаете ли вы?

... немного о спектрах

... В газопылевых облаках межзвездной среды были обнаружены не только сравнительно простые молекулы, например воды и аммиака, но и сложные органические соединения. «Выдали» их спектральные линии испускания или поглощения в диапазоне радиочастот.



Устали? - Отдыхаем!

Вверх