Таблица зависимость температуры кипения от давления: таблица в зависимости от давления

Содержание

Температура кипения воды при различном давлении (давление паров воды при различных температурах)

    V. ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ ВОДЫ ПРИ РАЗЛИЧНОМ ДАВЛЕНИИ (ДАВЛЕНИЕ ПАРОВ ВОДЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ) [c.535]

    IV. ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ ВОДЫ ПРИ РАЗЛИЧНОМ ДАВЛЕНИИ (давление паров воды при различных температурах) [c.696]

    Водяной пар на химических производствах используют для нагревания и испарения различных продуктов. Он содержит большое количество тепла при конденсации 1 кг пара, имеющего температуру 100 °С и давление 760 мм рт. ст., выделяется 539 ккал. Пар получают в котлах при испарении воды под давлением. Чем выше давление в паровом котле, тем выше температура кипения воды и соответственно температура получаемого пара. Давление пара измеряют в кгс/см (технологические манометры, используемые в производстве, показывают так называемое избыточное давление, которое на 1 кгс/см ниже абсолютного). [c.28]


    Наиболее распространенным графиком является график Кокса (рис.
3.6), который построен следующим образом. Ось абсцисс представляет собой логарифмическую шкалу, на которой отложены величины логарифма давления (Ig-P), однако для удобства пользования на шкалу нанесены соответствующие им значения Р. На оси ординат отложены значения температуры. Под углом 30° к оси абсцисс проведена прямая, обозначенная индексом Н2О , которая характеризует зависимость давления насыщенных паров воды от температуры. При построении графика из ряда точек на оси абсцисс восстанавливают перпендикуляры до пересечения с прямой Н2О и полученные точки переносят на ось ординат. На оси ординат получается шкала, построенная по температурам кипения воды, соответствующим различным давлениям ее насыщенных паров. Затем для нескольких хорошо изученных углеводородов берут ряд точек с заранее известными температурами кипения и соответствующими им значениями давления насыщенных паров. 
[c.110]

    По этому приближенному уравнению легко найти давление насыщенного водяного пара при различных температурах и представить результаты в графической форме в виде кривой (в координатах р — Т), выражающей температурную зависимость давления пара или, что одно и то же, зависимость температуры кипения воды от давления. Из вида уравнения (а) следует, что рост температуры вызывает увеличение давления пара (см. с. 128). Аналогичным способом можно осуществить оценку р — Г-зависимости для процесса сублимации. Из (а), в частности, находим [c.124]

    Хотя кривые, характеризующие изменение температуры кипения различных веществ от давления, в общем похожи друг на друга, но все же тождественных кривых практически не существует. Они отличаются не только по температуре кипения при одном и том же давлении, но в известной степени и своей формой, которая в значительной мере определяется способностью молекул вещества к ассоциации. У полярных сильно ассоциированных жидкостей, к которым относятся вода, спирты, кислоты и т. п., скорость возрастания давления пара при повышении температуры больше, чем у малополярных жидкостей (табл. 60). 

[c.212]

    Давления паров веществ берутся из таблиц и графиков. График давления паров, приспособленный для расчета дистилляции с насыщенным водяным паром, показан на рис. 10. Давление водяного пара отложено на этом графике не от 4 Л1м рт. ст., а от 760 мм рт. ст., вниз, в результате чего точки (давление паров воды при температуре 0°С) пересечения кривой давления водяного пара с кривыми давления пара различных жидкостей непосредственно указывают искомую температуру кипення. Кривая давления водяного пара для любого другого давления может быть построена аналогичным способом путем нанесения всех точек в соответствующем масштабе (пунктирная кривая иа рис. 10). Пересечение полученных кривых давления водяного нара с кривыми давления 

[c.27]


    Учитывая меньшие коэффициенты распределения сульфолана по сравнению с ТЭГ при экстракционной отмывке водой из рафинатной фазы и экстракта, соотношение воды к рафинатной фазе было повышено в 2 раза — с 5 до 10 % (об.). Вследствие различного характера зависимости давления насыщенного пара (Р°) от температуры сульфолан, имеющий практически одинаковую нормальную температуру кипения с ТЭГ, при 150 °С (температуре в колонне отгона экстракта из экстрактной фазы) характеризуется вдвое большей величиной Р — соответственно 3. 8 и 1.9 кПа. Это приводит к повышенному попаданию сульфолана в экстракт по сравнению с ТЭГ. Экстрагенты, попавшие в экстракт, концентрируются в кубовом остатке толуольной колонны, т. е. в кси-лольной фракции. Водной промывкой ксилольной фракции, получающейся в небольшом количестве, были устранены потери сульфолана и ТЭГ с экстрактом. 
[c.25]

    Отложим по оси ординат (рис. 309) температуру кипения стандартного вещества (воды), а по оси абсцисс — температуру кипения различных веществ, при которых давление их пара такое же, как и пара стандартного вещества. Линии постоянного давления, которые соединяют температуры кипения данных веществ, соответствующие температуре кипения стандартного вещества при том же давлении, изображаются на диаграмме в виде прямых. Так, например, пары анилина при 80° имеют такое же давление, как и пары воды при 20°. Если давление воды при 20° известно, то может быть определено давление паров анилина при 80°. [c.445]

    Температуры кипения (под атмосферным давлением) для различных жидкостей, подвергаемых ректификации, колеблются в весьма широких пределах, примерно от 100° ниже О до 250—300° выше О (см.

табл. 4 в главе П). Пределы же температур, при которых возможно проводить процесс ректификации, пользуясь обычными техническими средствами нагревания и охлаждения (т. е. водяным паром и водой), равны всего 50—200 выше О, т. е. значительно же пределов точек кипения. [c.123]

    Вакуумметр Маклеода не годится также для измерения давления конденсирующихся паров. Перед этим прибором следует установить ловушку для паров, например ртути, воды, спирта, масла и др. Все вещества имеют различное давление пара при данной температуре. Так, вода при температуре 20° имеет давление пара 16 мм рт. ст., т. е. при давлении 16 мм она начинает кипеть (рис. 72). На рис. 73 показана температура кипения различных растворителей при вакууме. Вещества, которые при данной температуре имеют очень низкое давление, более пригодны для работы с глубоким вакуумом. В вакуумметре Маклеода чаще всего применяют ртуть, так как при комнатной температуре ее пар имеет давление менее 1 ц. 

[c.113]

    Рабочим веществом абсорбционной машины является раствор, состоящий из двух компонентов с различными температурами кипения при одинаковом давлении. Один компонент с более низкой температурой кипения является холодильным агентом, а другой — абсорбентом (поглотителем). Известно много пар компонентов, которые могут быть использованы в качестве рабочих веществ абсорбционных холодильных машин [6]. Однако практически используют водоаммиачный раствор, где холодильным агентом является аммиак, и водный раствор бромистого лития, в котором холодильным агентом служит вода. Абсорбционные водоаммиачные холодильные машины применяют для получения отрицательных температур (от О до —70°С), бромистолитиевые — для получения положительных (охлаждение воды до 4°С). 

[c.138]

    Поэтому если имеют дело с газами при указанных выше условиях, то от общего давления, под которым находится газ, следует вычитать давление содержащихся в нем водяных паров. Давление пара воды при различных температурах приведено в табл. 9. Температуры кипения воды в важнейших областях давлений приведены в табл. 10. В табл. 11 сопоставлены важнейшие физические константы. Величины, приводимые в табл. 9—И, действительны для воды с нормальным содержанием ВгО (о тяжелой воде см. т. II). [c.64]

    Абсорбционные холодильные машины применяют главным образом при иаличии вторичных энергоресурсов отработанного пара, горячей воды, отхо-ДЯШ.ИХ газов и других теплоносителей. В абсорбционных холодильных машинах используют растворы двух компонентов с различными температурами кипения при том же давлении. Один компонент, кипящий при низкой температуре, выполняет функции холодильного агента, другой — служит в качестве абсорбента (поглотителя). Из веществ, пригодных для получения низких температур, практическое применение имеет водноаммиачный раствор. 

[c.322]

    Графические методы определения давления паров по сравнению е расчетными методами обычно проще и требуют меньшей затраты времени. По правилу Дюринга кривую давления паров получают следующим образом. Температуры кипения данного вещества А и эталона Б, соответствующие одному и тому же давлению, представляют в прямоугольной системе координат в виде точки, абсцисса которой равна температуре кипения вещества Б, а ордината — температуре кипения А. Точки, нанесенные для различных давлений, лежат все без исключения на одной и той же прямой. На рис. 38 показана диаграмма Дюринга, характеризующая давление паров уксусной кислоты она построена с использованием воды в качестве эталонного вещества. Давление насыщенных паров уксусной кислоты для какой-либо определен- 

[c.63]


    В соответствии с понижением давления пара наблюдается повышение точки кипения жидкости, заключенной в тонких порах. Интересно, что радиус пор играет при атом гораздо большую роль, чем природа адсорбента. Так, на четырех совершенно различных адсорбентах (в том числе угле п силикагеле) была экспериментально установлена следующая, приблизительно одинаковая зависимость температуры кипения воды от радиуса пор  [c.269]

    Отложим по оси ординат (рис, 309) температуру кипения стан дартного вещества (воды), а по оси абсцисс—температуру кипения различных веществ, при которых давление их пара такое же, как и пара стандартного вещества.

Линии постоянного давления, которые соединяют температуры кипения данных веществ, соответствующие температуре кипения стандартного вещества при том же давлении, изображаются и 1 [c.453]

    В настоящее время на различных промышленных установках в энергетике, химической и других отраслях промышленности для передачи, преобразования, иногда для аккумулирования тепла в качестве теплоносителя применяют преимущественно воду и пар. Следовательно, динамика пароводяных или в общем случае парожидкостных пространств часто все еще требует теоретических и экспериментальных исследований. Обычно исследуют динамику давления и температуры, а также изменение относительного объема жидкой фазы или уровня так называемой парожидкостной смеси, образующейся при нагревании по ды или другой жидкости выше температуры кипения. [c.279]

    Условия эксперимента не всегда позволяют довести адсорбцию до ее предельной величины Х , и поэтому последняя должна находиться экстраполяцией серии измеренных значений адсорбции к предельной величине. Обычно для этого измеряется адсорбция при различных концентрациях адсорбируемого компонента в дисперсионной среде. Чаще всего используется адсорбция газов с простой геометрией молекул (аргон, азот) при различных давлениях газа. В силу малой адсорбционной активности простых молекул опыты приходится проводить при низких температурах (порядка температуры кипения жидкого азота). Можно использовать адсорбцию более активных веществ (пары воды, спирта, растворенных веществ), но тогда снижается достоверность вычисленного значения посадочной площадки молекулы сорбированного вещества (сорбата), а главное — теряется уверенность в независимости этой величины от химической природы адсорбента (материала, на поверхности которого адсорбируются химически активные молекулы). [c.549]

    В качестве примера на pw . 5 приведены изобарные кривые фазового равновесия жидкость — пар смеси этиловый спирт— вода для двух различных давлений. Кривая фазового равновесия 1 отвечает атмосферному давлению, под которым азео-тропная смесь имеет температуру кипения 78,15 и состав 90 мол. % этилового спирта и 10 мол. % воды. [c.12]

    Эта таблица показывает температуры кипения воды при различных давлениях. Так, на высоте Монблана, где среднее давление около 424 мм, вода кипит при 84, 4. Так, при давлении в 5 атм. (или при давлении в пять раз большем, чем обыкновенное, т.-е. 5 760 = 3800 мм) температура воды будет 152°. Так как на поверхность 1 кв. см столб ртути 10 мм давит тяжестью 13,596 I, то давление атмосферы, равное 760 мм, соответствует давлению 1033,28 i. Это значит, что если мы возьмем цилиндр, имеющий в разрезе 1 кв. см, нальем в него воду и закроем поршнем, имеющим вес 1033 1, то, нагревая в пустоте до 100 , паров не будет образовываться, потому что пар не может преодолеть дтого давления а если при 100° мы передадим каждой весовой единице воды 538 единиц тепла, то вся вода превратится в пар, имеющий ту же температуру. Спрашивается теперь на какую же высоту поднимется поршень в этих условиях, т е., другими ело вами какой объем займет водяной пар при известном давлении Для этого нужно знать вес одного кубического сантиметра водяного пара при разных температурах. Наблюдения показали, что плотность водяного пара по отношению к воздуху при той же t° и том же давлении = 0,62. Пар, насыщающий пространство, при разных температурах имеет различную плотность но это различие невелико, а именно, в среднем плотность его равняется по отношению к воздуху 0.64. Один куб. сантиметр воздуха, при 0° и 760 мм, весит [c.377]

    Очевидно, что соотношение Дюринга может быть применено для расчета температур кипения при различных давлениях. Как будет показано б следующей части, оно может быть с успехом использовано тпкже и для расчета упру1 ости насыщенного пара или температур кипения водных растворов, причем в этом случае в качестве стандартного вещества берется вода. [c.33]

    Электропроводность воды чрезвычайно мала. Кристаллы воды образуют решетку молекулярного типа. Давление пара при различных температурах см. табл. IV.2 Приложения. Сравнительно высокая температура кипения воды объясняется особенностями ее структуры в жидком состоянии, сильным межмолекуляриым взаимодействием, вызванным преимущественно водородными связями. Плотность большинстна растворителей с повышением температуры уменьшается, тогда как плотность воды при повышении темпера-ож0 дд увеличивается, достигает максимальной величины при 4°С (1,000 г/см ) и уменьшается прн дальпеп-и повышении температуры. Значения [c.170]

    В табл. П.18 приведены данные о вязкости воды, в табл. П.19 — о температуре кипения воды при различных давлениях, в табд. П.20 — о поверхностном натяжении воды, в табл. П.21—о показателе преломления воды, в табл. П.22 — о теплоемкости воды, в табл. П.23 — о давлении паров воды при различных температурах, в табл. П.24 — 0 свойствах насыщенного водяного пара, в табл. П.25об энтальпии перегретого водяного пара, [c.456]

    Определение упругости паров сероводорода и воды над растворами К3РО4 проводилось при 100, 120 и 140° С. Измерение упругости паров при различных температурах производилось в связи с тем, что регенерация растворов ТКФ в производственных условиях осуществляется под давлением и соответственно при температурах более высоких, чем температура кипения раствора ТКФ при атмосферном давлении. С повышением температуры кипения раствора упругость пара сероводорода увеличивается и расход пара, требуемый для регенерации раствора, уменьшается. [c.237]

    Метастабильпые состояния и возиикновение новых фаз. Изменения давления насыщенного пара, растворимости и других свойств, вызываемые раз-питием поверхности, достигают ощутимых размеров только при очень малых размерах частиц. Так, для капель воды радиусом 10 = см температура кипения при нормальном давлении всего на 0,174° С ниже, чем температура кипения жидкости с плоской поверхностью. Может показаться, что эти эффекты вообще не заслуживают внимания. Однако они играют большую роль в процессах образования новых фаз и именно ими вызываются различные явления пересыщения. [c.360]

    Азеотропные смеси (азеотропы). Азеотропная смесь ведет себя подобно чистому веществу, поскольку она перегоняется без изменения состава или температуры кипения до тех пор, пока давление остается постоянным. Перемена давления приводит как к изменению температуры кипения и состава азеотропа, так и формы кривой равновесия пар—жидкость. Эти изменения почти всегда малы, если только давление не изменится значительно. Так, раствор хлористого водорода и воды, содержащий 20,2% (весовых) хлористого водорода, кипит при 110° (при 760 мм рт. ст.), давая дестиллят того же состава (рис. 7). При нагревании смеси любого другого состава один из компонентов отгоняется в различных количествах до тех пор, пока в кубе не останется азеотропная смесь, которая затем перегоняется при постоянной температуре. Все смеси, содержащие меньше 20,2% хлористого водорода, можно рассматривать как составленные из воды и азеотропа, причем более летучим компонентом будет вода. Те же смеси, в которых содержится более 20,2% хлористого водорода, можно рассматривать аналогично как состоящие из хлористого водорода и азеотропа более летучим компонентом будет хлористый водород. Подобно тому, как это происходите системами, не содержащими азеотропа, перегонка, если только она достаточно эффективна, приводит к разделению на воду и азеотроп для систем, содержащих менее 20,2% хлористого водорода, и на хлористый водород и азеотроп для систем, содержащих более 20,2% хлористого водорода. Система вода— хлористый водород является типичной для систем, образующих смеси с максимальной точкой кипения. Аналогичные положения применшмы к системам, образующим смеси с минимальной точкой кипения, за исключением того, что в них азеотроп более летуч, чем любой из компонентов. Так, все смеси толуол—спирт, содержащие менее 41 % толуола, могут быть разделены на азеотроп и спирт, а смеси, содержащие более 41% толуола,—на азеотроп и толуол. Изложенную характеристику двойных азеотропных систем можно свести в следующие положения  [c.26]

    Чем же определяется число фаз, которые могут одновременно существовать при равновесии Для ответа на этот вопрос следует выяснить, какие причины или, как говорят физики, параметры влияют на равновесие между фазами. Очевидно, что это прежде всего температура и давление — при достижении определенной температуры твердое вещество переходит в жидкое состояние, при определенном давлении пара происходит кипение жидкостей. К числу таких параметров относятся также концентрации веществ в различных фазах. Мы уже видели, что увеличение концентрации растворенного вещества приводит к понижению температуры замерзания раствора и к изменению давления пара растворителя. Увеличивая концентрацию растворенного вещества, можно достичь насыщения, вследствие чего выпадет новая фаза. Однако в оп ределенном интервале концентраций и температур этр параметры можно произвольно менять так, что единст венной фазой остается ненасыщенный раствор. Каковс в общем случае число параметров в системе, которое можно произвольно менять без изменения в ней числе присутствующих фаз Рассмотрим в качестве примерг воду, находящуюся в сосуде под поршнем, на которьп оказывается определенное давление. [c.94]

    Нагревать за счет контакта с высокотемпературными продуктами сгорания можно не только воду, но и другие жидкости. Предельный их нагрев до температуры мокрого термометра при атмосферном давлении будет зависеть от начальных параметров газов и н, а также от физических свойств самих жидкостей, а именно от теплоты парообразования, удельной теплоемкости самой жидкости и ее паров. Чем выше температура кипения жидкости, тем больше и температура мокрого термометра /м при заданных значениях /н и н продуктов сгорания. В настоящее время в различных химических производствах применяется несколько видов высококи-пящих жидкостей. При контакте этих жидкостей с горячими газами значение м жидкостей существенно превышает температуру кипения воды. Такую жидкость, например дифинильную смесь, можно нагреть в контактной камере, а затем направить в противоточный поверхностный теплообменник, в котором вода через стенки будет нагреваться до 98—100° С. [c.165]

    Решение. По данным [2, табл. 21] и Приложению 1.2 строим графики зависимости Р° = 1(Т) для воды и диизоамилового эфира (рис. 16, кривые I и 2). Используя полученные кривые, рассчитаем давления насыщенныд паров смеси воды с диизоамило-бым эфиром при нескольких различных температурах, чтобы можно было построить кривую 3 зависимости р = 1(Т) давления насыщенных паров этой смеси от температуры. По полученной кривой 3 определяем (температуру Гкип кипения смеси. Для этого проводим [c.167]

    Зависимость температуры кипения раствора НКОз—N264 от концентрации N204 представлена на рис. 1-19. Присутствующая в кислоте вода снижает температуру кипения раствора, увеличивает парциальное давление оксидов азота и снижает парциальное давление паров азотной кислоты. На рис. 1-20 приведена диаграмма кипения растворов N02 в азотной кислоте, содержащей до 5% НаО, при различных давлениях.  [c.30]

    На рис. 1У-61 приведены приближенные зависимости температуры кипения раствора ДИПА от степени его карбонизации при различных давлениях. Графики построены путем экстраполяции зависимостей lg РсОг от 1/7 (см. рис. 1У-59). При этом давление насыщенных паров воды рассчитывали по закону Рауля. Сопоставление данных рис. 1У-36 и рис. 1У-61 показывает, что температура кипения растворов ДИПА существенно ниже, чем растворов МЭА. [c.227]

    В ходе испарения влаги и увеличения концентрации NaOH повышается температура кипения раствора. На рис. 4-24 и 4-25 приведены температуры кипения растворов NaOH и КОН различной концентрации. На рис. 4-26 приведено парциальное давление паров воды над растворами NaOH при различных температурах. [c.251]


Кипение. Температура кипения Зависимость температуры кипения от давления

 

Деятельность учеников.

Деятельность учителя

.

Используемые средства ИКТ

Цель использования ИКТ

Средства обучения

 

Деятельность учеников

Деятельность учителя

.

Используемые средства ИКТ

Цель использования ИКТ

Средства обучения

УЭ – 2

наблюдения за процессом кипения воды в прозрачном чайнике.

Отвечают на вопросы с помощью презентации

сравнивают процессы испарения и кипения.

В чем сходство процессов?

Где происходит парообразование?

При какой температуре происходит парообразование?

Что происходит с температурой жидкости при испарении и кипении?

Температуры кипения различных жидкостей при нормальном атмосферном давлении.

Жидкость закипит при более низкой температуре!

В ходе беседы формулирует загадки процесса кипения:

Почему появляются пузырьки?

Почему пузырьки увеличиваются и поднимаются вверх?

Почему слышен шум?

Почему пузырьки лопаются на поверхности жидкости при температуре кипения?

Почему при кипении температура жидкости не изменяется?

    Таблица сравнения процессов заполняется на слайде после ответа учеников.

    Ребята, найдите в учебнике таблицу. В ней указаны температуры кипения разных жидкостей. Найдите температуру кипения спирта, эфира. Сделайте вывод.

    что произойдет при понижении давления на поверхность жидкости?

    Демонстрация: Кипение при пониженном давлении.

    Объясняет принцип действия кастрюли- скороварки

       

    Прозрачный электрочайник с водой

    Фотография кастрюли-скороварки.

    УЭ – 3

    Деятельность учеников

    Деятельность учителя

    .

    Используемые средства ИКТ

    Цель использования ИКТ

    Средства обучения

    6

    Домашнее задание

    Учащиеся записывают домашнее задание

    §18, рассказ о процессе кипения с помощью опорного конспекта.

    Дополнительное задание: Пронаблюдайте за процессом приготовления чая дома и найдите как можно больше загадок, связанных с различными тепловыми явлениями. Свой ответ можно оформить в виде презентации.

    Энотека

    Oxley.
    Когда вакуум стремится в щель.

    Как многие наверняка знают, у меня есть хобби – в свободное от основной работы время я являюсь худруком и солистом ансамбля фанерной музыки «Моржовые». Приведенные выше строки взяты из нашей песни, которая посвящена Гагарину. Какое отношение все это имеет к крепкому алкоголю? Как выясняется, самое непосредственное! А если честно, мне никогда в голову не приходило, что алкоголь можно делать… в вакууме. Э. Тузмухамедов

    Однако прогресс не стоит на месте. Еще в прошлом веке были разработаны и довольно широко внедрены в производство осовремененные колонны непрерывного действия, которые работали при пониженном давлении. В них удается добиться такого уровня давления, что температура кипения спирта снижается примерно на 15°C. Как известно, при обычном атмосферном давлении спирт кипит при 78,3°С, а при понижении давления все жидкости начинают кипеть при более низкой температуре. Это, конечно же, не секрет. Любой альпинист, который хоть раз безуспешно попробовал сварить себе обед в горах, вам это подтвердит.

    Понижение температуры кипения спирта позволяет на выходе получать более ароматный дистиллят, ведь, как известно, многие ароматические компоненты разрушаются при высокой температуре. Но прогресс шагнул еще дальше. В 2012 году миру был представлен джин Oxley, первый крепкий спиртной напиток, сделанный методом «холодной» дистилляции. С 2013 года этот напиток уже можно приобрести в магазинах duty free. В чем суть технологии?

    Первое предположение, которое возникает из названия – выморозка. Быть может, речь идет о методе, который использовали северные народы до того, как они освоили собственно дистилляцию? Тогда, видимо, сначала делается водно-спиртовая вытяжка так называемых ботаникалов, а потом вымораживается. Вода замерзает, а оставшаяся жидкость и есть наш джин?

    Но нет, на сайте, посвященном джину Oxley, говорится именно о вакуумной дистилляции. Насколько я понимаю, подобную технологию более или менее точно описывает первый закон термодинамики, который проходят в 10 классе школы. Но я его изучал очень плохо и вдобавок много лет назад. Недавно попытался вникнуть еще раз, но мало что понял. Посмотрите формулы – очень занято.

    Выведено эмпирическое правило, позволяющее примерно оценить температуру кипения: при уменьшении внешнего давления в два раза температура кипения понижается на 15°C. Этиловый спирт кипит при атмосферном давлении в 760 мм ртутного столба (РТС), что примерно равно давлению в одну атмосферу, при температуре 78,3°С. Упомянутые действующие дистилляционные установки работают при температурах примерно на 15 градусов ниже – то есть давление в них равняется половине атмосферного и составляет 380 мм РТС. Температура кипения спирта при таком давлении равна примерно 63°С. Из этой эмпирической формулы можно вычислить давление, при котором этанол кипит при температуре –5°C. Это примерно 15 мм РТС. То есть давление, близкое к нулю. Я так понимаю, что в естественных условиях оно встречается только в стратосфере, там, где почти уже космос. Я не физик, и с этой дисциплиной у меня в школе были проблемы. Но большую часть своей жизни (с 1980 года) увлекаюсь подводным плаванием, так что некоторое представление о барах, атмосферах и миллиметрах ртутного столба имею. Дайверы с давлением не шутят!

    Для тех, кому недосуг посмотреть сайт, попробую дословно перевести, что там написано о технологии: «Холодная дистилляция использует вакуум для понижения давления в перегонном устройстве и как результат понижает температуру примерно до –5°С, заставляя спиртовую настойку «кипеть» и превращаться в пар. В этот момент натуральные ароматы из ботаникалов улавливаются, что дает спирт, напоминающий естественные ингредиенты, которые используются в его создании. Пониженное давление в перегонном устройстве означает, что молекулы в спиртовой настойке более не связаны друг с другом давлением, и начинают разделяться, уменьшая кинетическую энергию, необходимую для кипения и перехода от жидкого состояния в парообразное (без применения тепла). Процесс холодной дистилляции происходит примерно при –5°С, а получаемый пар конденсируется при –10°С. Как результат, ботанические ароматы и вкусы не изменяются, как это часто случается при традиционных методах дистилляции. Во время других методов дистилляции ботаникалы подвергаются температурам в 8°С и выше. Холодная дистилляция оставляет структуру ботанических молекул неизменной, сохраняя их естественную интенсивность».

    Звучит все красиво, правда? Но вот все ли понятно из описания – большой вопрос. Похоже, что для осуществления описанного процесса необходимо, чтобы космонавт вышел с бадьей бражки в открытый космос. Там и давление, и температуры соответствующие. Джин Oxley, между тем, превосходный. Мысль о том, чтобы отправить его в коктейли, кажется кощунственной. И вообще бутылочку этого напитка хочется хранить в самой сокровенной части личной коллекции, тем более что они все пронумерованы. Оказалось, что я знаком с парнем, который стал послом (brand ambassador) джина Oxley. Его зовут Ричард Хант, бармен из Лондона.

    Я, разумеется, расспросил его о вакуумной технологии. И вот, что он мне ответил: «Ты правильно рассчитал давление. Самое низкое давление, которое я видел в нашей установке – 0,987 Bar, что чертовски близко к полному вакууму.

    Объем выпуска у нас на самом деле очень ограниченный по ряду причин. Во-первых, в установке, которую мы используем объем спиртоприемника, всего 1,2 литра. Чтобы его заполнить, требуется около 20 минут. Сам «куб», если его так можно назвать, имеет объем в 25 литров, и если посчитать все время, необходимое на один производственный цикл, все подсоединить, вручную загрузить спирт, настоянный на ботаникалах, посчитать время «перегонки», очистки и промывки его для следующего цикла, в теории мы можем производить чуть больше ста литров в смену за 6 с половиной часов. Примерно 98 % того, что загружается в установку, превращается в джин.

    Во-вторых, на сегодняшний момент у нас нет своей собственной установки, мы делаем эту операцию на заказ на стороннем предприятии и работаем у них 3 дня в неделю – получаем 300 литров джина Oxley за семь дней. В год при нынешнем режиме мы делаем всего лишь 1159 9-литровых кейсов Oxley. В duty free, кстати, этот джин вполне доступен – порядка $60 за бутылку».

    Встретите этот джин – не пожалейте денег. Он и в самом деле удивительно ароматен. Правда познается в сравнении – если нальете в бокалы «обыкновенный» джин и вакуумный, обнаружите, что аромат его значительно более тонкий, глубокий и сложный. Да, все джины «пахнут елкой». Но этот пахнет свежей еловой веточкой, как в морозном лесу.

    Сегодня в продаже имеются установки вакуумной дистилляции – например, Rotovap. Она стоит несколько тысяч долларов. Массовое применение такая технология, конечно же, не найдет. Это нужно лишь для изготовления ароматных спиртов, например, в парфюмерии, или для напитков типа джина, кюрасао или анисовых дистиллятов. Но сегодня, может быть впервые за последнюю тысячу лет мы наблюдаем совершенно невероятный прогресс в технологии, причем качественный скачок совершен буквально на наших глазах. Такие вот дела.

    Светская жизнь

    День рождения Никаса Сафронова

    Российская Красавица 2015

    Весеннее аллегро в бильярдном клубе

    Мисс «Бильярд»

    Сервисный центр Аквилон — Зависимость температуры кипения фреонов от давления

      t °C  R22 R12 R134 R404a R502 R407c R717 R410a R507a
    -70 -0,81 -0,88 -0,92 -0,74 -0,72 -0,89 -0,65 -0,72
    -60 -0,63 -0,77 -0,84 -0,52 -0,51 -0,74 -0,78 -0,36 -0,50
    -50 -0,35 -0,61 -0,70 -0,18 -0,19 -0,52 -0,59 0,08 -0,14
    -40 0,05 -0,36 -0,48 0,32 0,30 -0,16 -0,28 0,73 0,39
    -30 0,64 0,00 -0,15 1,04 0,98 0,37 0,19 1,71 1,15
    -20 1,46 0,51 0,33 2,02 1,91 1,12 0,90 2,98 2,18
    -10 2,55 1,19 1,01 3,32 3,14 2,16 1,91 4,72 3,54
    0 3,98 2,08 1,93 5,03 4,73 3,57 3,29 6,98 5,29
    10 5,80 3,23 3,14 7,18 6,73 5,28 5,15 9,76 7,51
    20 8,10 4,67 4,72 9,86 9,20 7,63 7,57 13,35 10,25
    30 10,90 6,45 6,70 13,14 12,19 10,65 10,67 16,65 13,63
    40 14,30 8,60 9,16 17,11 15,77 14,25 14,55 22,90 17,74
    50 18,30 11,90 12,18 21,90 20,01 18,70 19,33 29,50 22,75
    60 23,20 14,25 15,81 27,62 25,01 24,20 25,14 28,85
    70 29,00 17,85 20,16 30,92 32,12
    80 22,04 25,32 40,40
    90 26,88 31,43 50,14

    Указано относительное давление в bar.
    R22 — по данным Du Pont de Nemours
    R404a — по данным Elf Atochem
    R507 — по данным ICI
    Остальные — по данным «Учебник по холодильной технике» Польман

    При какой температуре вода кипит? Зависимость температуры кипения от давления

    Кипение – процесс изменения агрегатного состояния вещества. Когда мы говорим о воде, то имеем в виду изменение жидкого состояния в парообразное. Важно отметить, что кипение – это не испарение, которое может протекать даже при комнатной температуре. Также не стоит путать с кипячением, что является процессом нагревания воды до определенной температуры. Теперь, когда мы разобрались с понятиями, можно определить, при какой температуре кипит вода.

    Процесс

    Сам процесс преобразования агрегатного состояния из жидкого в газообразное является сложным. И хотя люди этого не видят, существует 4 стадии:

    1. На первой стадии на дне нагреваемой емкости образуются небольшие пузырьки. Также их можно заметить по бокам или на поверхности воды. Они образуются из-за расширения воздушных пузырьков, которые всегда есть в трещинах емкости, где нагревается вода.
    2. На второй стадии объем пузырьков увеличивается. Все они начинают рваться к поверхности, так как внутри них находится насыщенный пар, который легче воды. При повышении температуры нагрева давление пузырьков возрастает, и они выталкиваются на поверхность благодаря известной силе Архимеда. При этом можно слышать характерный звук кипения, который образуется из-за постоянного расширения и уменьшения в размере пузырьков.
    3. На третьей стадии на поверхности можно видеть большое количество пузырьков. Это вначале создает помутнение воды. Данный процесс в народе называют «кипением белым ключом», и длится он короткий промежуток времени.
    4. На четвертой стадии вода интенсивно бурлит, на поверхности возникают большие лопающиеся пузыри, возможно появление брызг. Чаще всего брызги означают, что жидкость нагрелась до максимальной температуры. Из воды начнет исходить пар.

    Известно, что вода кипит при температуре 100 градусов, которая возможна лишь на четвертой стадии.

    Температура пара

    Пар представляет собой одно из состояний воды. Когда он поступает в воздух, то, как и другие газы, оказывает на него определенное давление. При парообразовании температура пара и воды остаются постоянными до тех пор, пока вся жидкость не изменит свое агрегатное состояние. Это явление можно объяснить тем, что при кипении вся энергия расходуется на преобразование воды в пар.

    В самом начале закипания образуется влажный насыщенный пар, который после испарения всей жидкости становится сухим. Если его температура начинает превышать температуру воды, то такой пар является перегретым, и по своим характеристикам он будет ближе к газу.

    Кипение соленой воды

    Достаточно интересно знать, при какой температура кипит вода с повышенным содержанием соли. Известно, что она должна быть выше из-за содержания в составе ионов Na+ и Cl-, которые между молекулами воды занимают область. Этим химический состав воды с солью отличается от обычной пресной жидкости.

    Дело в том, что в соленой воде имеет место реакция гидратации – процесс присоединения молекул воды к ионам соли. Связь между молекулами пресной воды слабее тех, которые образуются при гидратации, поэтому закипание жидкости с растворенной солью будет происходить дольше. По мере роста температуры молекулы в воде с содержанием соли двигаются быстрее, но их становится меньше, из-за чего столкновения между ними осуществляются реже. В результате пара образуется меньше, и его давление из-за этого ниже, чем напор пара пресной воды. Следовательно, для полноценного парообразования потребуется больше энергии (температуры). В среднем для закипания одного литра воды с содержанием 60 граммов соли необходимо поднять градус кипения воды на 10% (то есть на 10 С).

    Зависимости кипения от давления

    Известно, что в горах вне зависимости от химического состава воды температура кипения будет ниже. Это происходит из-за того, что атмосферное давление на высоте ниже. Нормальным принято считать давление со значением 101.325 кПа. При нем температура закипания воды составляет 100 градусов по Цельсию. Но если подняться на гору, где давление составляет в среднем 40 кПа, то там вода закипит при 75.88 С. Но это не значит, что для приготовления еды в горах придется потратить почти вдвое меньше времени. Для термической обработки продуктов нужна определенная температура.

    Считается, что на высоте 500 метров над уровнем моря вода будет закипать при 98.3 С, а на высоте 3000 метров температура закипания составит 90 С.

    Отметим, что данный закон действует и в обратном направлении. Если поместить жидкость в замкнутую колбу, через которую не может проходить пар, то с ростом температуры и образованием пара давление в этой колбе будет расти, и закипание при повышенном давлении произойдет при более высокой температуре. Например, при давлении 490.3 кПа температура кипения воды составит 151 С.

    Кипение дистиллированной воды

    Дистиллированной называется очищенная вода без содержания каких-либо примесей. Ее часто применяют в медицинских или технических целях. С учетом того, что в такой воде нет никаких примесей, ее не используют для приготовления пищи. Интересно заметить, что закипает дистиллированная вода быстрее обычной пресной, однако температура кипения остается такой же – 100 градусов. Впрочем, разница по времени закипания будет минимальной – всего доли секунды.

    В чайнике

    Часто люди интересуются, при какой температуре кипит вода в чайнике, так как именно этими приборами они пользуются для кипячения жидкости. С учетом того, что атмосферное давление в квартире равно стандартному, а используемая вода не содержит солей и других примесей, которых там не должно быть, то и температура закипания также будет стандартной – 100 градусов. Но если вода будет содержать соль, то температура закипания, как мы уже знаем, будет выше.

    Заключение

    Теперь вы знаете, при какой температуре кипит вода, и как атмосферное давление и состав жидкости влияют на данный процесс. В этом нет ничего сложного, и подобную информацию дети получают еще в школе. Главное — запомнить, что со снижением давления понижается и температура кипения жидкости, а с его ростом увеличивается и она.

    В интернете можно найти множество разных таблиц, где указывается зависимость температуры кипения жидкости от атмосферного давления. Они доступны всем и активно используются школьниками, студентами и даже преподавателями в институтах.

    НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА АММИАКА / КонсультантПлюс

    Аммиак не имеет цвета и обладает характерным резким, раздражающим запахом нашатырного спирта. При температуре 273,1 K (0 °C) и атмосферном давлении (нормальные условия) аммиак находится в газообразном состоянии. В жидкое состояние при атмосферном давлении аммиак может быть превращен охлаждением до 239,8 K (-33,3 °C), а при более высоких температурах — соответствующим увеличением давления. В связи с этим аммиак относится к сжиженным газам и промышленностью выпускается в жидком виде.

    Химическая формула ……………………………………………. Nh4

    Температура, K (°C):

    кипения при давлении

    0,101 МПа (1,033 кгс/см2) …………………….. 239,8 K (-33,3 °C)

    плавления …………………………………… 195,4 K (-77,7 °C)

    критическая …………………………………. 405,5 K (132,4 °C)

    Критическое давление (абсолютное),

    МПа (кгс/см2) ……………………………………….. 11,32 (111,5)

    Плотность газа при температуре 273,1 K (0 °C) и

    давлении 0,1 МПа (кгс/см2)……………………………….. 0,77 (7,7)

    Изменение давления паров аммиака и плотности жидкости в состоянии насыщения в зависимости от температуры приведено в таблице.

    ┌────────────────────────┬─────────────────────────┬──────────────────────┐

    │ Температура │ Давление паров │ Плотность жидкости │

    ├─────────────┬──────────┼────────────┬────────────┼──────────────────────┤

    │ K │ °C │ МПа │ кгс/см2 │ кг/м3 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 239,8 │ -33,3 │ 0,101 │ 1,03 │ 682 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 241,1 │ -32 │ 0,108 │ 1,10 │ 680 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 243,1 │ -30 │ 0,120 │ 1,22 │ 678 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 245,1 │ -28 │ 0,132 │ 1,34 │ 675 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 247,1 │ -26 │ 0,145 │ 1,48 │ 673 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 249,1 │ -24 │ 0,159 │ 1,62 │ 670 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 251,1 │ -22 │ 0,174 │ 1,77 │ 668 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 253,1 │ -20 │ 0,190 │ 1,94 │ 665 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 255,1 │ -18 │ 0,208 │ 2,12 │ 663 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 257,1 │ -16 │ 0,226 │ 2,31 │ 660 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 259,1 │ -14 │ 0,247 │ 2,51 │ 658 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 261,1 │ -12 │ 0,268 │ 2,73 │ 655 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 263,1 │ -10 │ 0,291 │ 2,97 │ 652 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 265,1 │ -8 │ 0,315 │ 3,21 │ 650 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 267,1 │ -6 │ 0,341 │ 3,48 │ 647 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 269,1 │ -4 │ 0,369 │ 3,76 │ 644 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 271,1 │ -2 │ 0,398 │ 4,06 │ 642 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 273,1 │ 0 │ 0,429 │ 4,38 │ 639 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 275,1 │ 2 │ 0,462 │ 4,72 │ 636 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 277,1 │ 4 │ 0,497 │ 5,07 │ 634 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 279,1 │ 6 │ 0,534 │ 5,45 │ 631 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 281,1 │ 8 │ 0,574 │ 5,85 │ 628 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 283,1 │ 10 │ 0,615 │ 6,27 │ 625 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 285,1 │ 12 │ 0,658 │ 6,71 │ 622 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 287,1 │ 14 │ 0,704 │ 7,18 │ 620 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 289,1 │ 16 │ 0,752 │ 7,67 │ 617 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 291,1 │ 18 │ 0,803 │ 8,19 │ 614 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 293,1 │ 20 │ 0,857 │ 8,74 │ 611 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 295,1 │ 22 │ 0,913 │ 9,31 │ 608 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 297,1 │ 24 │ 0,972 │ 9,91 │ 605 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 299,1 │ 26 │ 1,033 │ 10,54 │ 602 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 301,1 │ 28 │ 1,098 │ 11,19 │ 599 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 303,1 │ 30 │ 1,166 │ 11,88 │ 596 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 305,1 │ 32 │ 1,236 │ 12,61 │ 593 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 307,1 │ 34 │ 1,310 │ 13,36 │ 590 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 309,1 │ 36 │ 1,388 │ 14,15 │ 587 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 311,1 │ 38 │ 1,468 │ 14,97 │ 583 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 313,1 │ 40 │ 1,553 │ 15,83 │ 580 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 315,1 │ 42 │ 1,641 │ 16,73 │ 577 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 317,1 │ 44 │ 1,732 │ 17,66 │ 574 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 319,1 │ 46 │ 1,828 │ 18,65 │ 570 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 321,1 │ 48 │ 1,927 │ 19,65 │ 567 │

    ├─────────────┼──────────┼────────────┼────────────┼──────────────────────┤

    │ 323,1 │ 50 │ 2,030 │ 20,78 │ 563 │

    └─────────────┴──────────┴────────────┴────────────┴──────────────────────┘

    Контакт аммиака с ртутью, хлором, йодом, бромом, кальцием, окисью серебра и некоторыми другими химическими веществами может привести к образованию взрывчатых соединений.

    Аммиак взаимодействует с медью, алюминием, цинком и их сплавами, особенно в присутствии воды, растворяет обычную резину.

    Опасность аммиака определяется главным образом его токсичностью. Он относится к токсичным веществам 4-го класса опасности по ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

    Жидкий аммиак вызывает ожоги, а пары — эритемы кожи.

    Предельно допустимая концентрация (ПДК) аммиака, мг/м3

    Газообразный аммиак является горючим газом. Температура самовоспламенения аммиака в стальной бомбе, обладающей каталитическим действием, равна 650 °C, в кварцевой бомбе — 850 °C. Область воспламенения смеси аммиака с воздухом находится в границах 15 — 28% объемных. Максимальное давление взрыва аммиачно-воздушной смеси (стехиометрической) составляет 0,58 МПа. Минимальная энергия зажигания составляет 680 мДж/кг, что в сотни раз выше, чем у других горючих газов. Поэтому аммиак можно поджечь только достаточно мощным источником зажигания.

    Благодаря низкой теплотворной способности аммиака возможность самоподдерживающего диффузионного горения не обеспечивается даже для истекающей стехиометрической аммиачно-воздушной газовой смеси. Горение возможно лишь в непосредственной близости от постоянного источника огня и прекращается сразу после удаления этого источника. Газообразный аммиак без подачи 20% дополнительного горючего (метана, пропан-бутана) на факеле сожжен быть не может.

    Нормальная скорость распространения пламени аммиачно-воздушной смеси при атмосферном давлении и температуре окружающей среды не превышает 0,1 м/с. Скорость нарастания давления при стационарном горении стехиометрической смеси аммиак-воздух в замкнутом объеме также мала — 6 МПа/с. Поэтому при сгорании неограниченного облака аммиака, то есть на наружных площадках, разрушительная взрывная волна не образуется. Этим можно пользоваться для локализации (ликвидации) опасного облака аммиака.

    Жидкий аммиак относится к трудногорючим веществам. Теплового излучения горящих паров аммиака над поверхностью разлившегося жидкого аммиака недостаточно для поддержания его постоянного горения. Даже при наличии постоянного источника огня в период его бурного кипения сразу после разлива горение происходит лишь в виде периодических вспышек испаряющегося аммиака над зеркалом разлива. Через несколько минут после разлива в результате бурного кипения жидкого аммиака происходит его захолаживание ниже температуры кипения и кипение прекращается. С окончанием кипения аммиака прекращаются даже периодические вспышки.

    Аэрозоль из аммиака и сконденсировавшихся паров атмосферной влаги, образующийся при аварийном истечении парожидкостной смеси из находящегося под давлением оборудования, не загорается от источника огня.

    Урок в 8-м классе «Кипение»

    Цель урока:  Изучить процесс парообразования – кипение. Осмыслить общее и различие в процессах испарения и кипения.

    Оборудование:  колба с водой, спиртовка, горючее, насос, таблица, ацетон в пробирке, термометр, таблица «Что надо знать о явлении».

    Цели:
    Образовательные: Обеспечение восприятия, осмысления и первичные запоминание знаний, связей между явлениями испарения и кипения, выявление пробелов, неверных представлений и их коррекция.
    Развивающие:     Обеспечение мотивации и принятия учащимися цели учебно-познавательной деятельности, актуализация опорных знаний и умений.
    Воспитательные:   На данном уроке идет формирование умения наблюдать, оно важно для подготовки учащихся к практической деятельности выполнения экспериментальных работ. Восприятие, мышление и речь учащихся объединяются при наблюдении в единый процесс умственной деятельности.

    Учитель: Вещества могут находиться 3-х агрегатных состояниях: твердом, жидком, газообразном. (Например: лед, вода, водяной пар). При определенных условиях вещества могут переходить из одного агрегатного состояния в другое.

    Твердые тела могут переходить в жидкое состояние (рис.1).  Этот процесс называется плавлением.

    Жидкости – в газообразное состояние (рис.2). Этот процесс называется парообразованием.
    Твердые тела тоже могут переходить в газообразное  состояние. Это процесс называется сублимацией. (Лед испаряется →белье сохнет на морозе).
    Мы знаем два способа перехода жидкости в газообразное состояние – испарение и кипение. Процесс испарения мы с вами изучали на прошлом уроке, а кипение – эта тема сегодняшнего урока. Но вначале мы с вами проведем фронтальный опрос по пройденной теме. По вашим ответам можно будет установить правильность и осознанность усвоения процесса испарения. По количеству поднятых рук, дополнений, можно судить о вашей подготовке к уроку. Ну и ваши ответы, ваше внимание помогут вам усвоить тему «Кипение». Итак, внимание.

    Учитель: Какое явление называется испарением ?

        • Парообразование, происходящее с поверхности жидкости называется испарением.

    Учитель: Каковы внешние признаки процесса испарения?

        • В открытом сосуде масса жидкости вследствие испарения уменьшается.

    Учитель: От каких причин зависит и как зависит скорость испарения жидкости?

    • От рода вещества: одни жидкости испаряются быстро (спирт), другие медленно (масло растительное). Причина: различная сила притяжения между молекулами.
    • От температуры: чем больше t , тем процесс испарения протекает быстрее.
    • Наличие ветра над поверхностью жидкости. При ветре процесс испарения увеличивается.
    • От площади поверхности жидкости. Чем больше площадь поверхности, тем быстрее скорость испарения жидкости. 

    Учитель: Почему испарение может происходить при любой t? А испаряющаяся жидкость охлаждается? На каком опыте это можно доказать?

    •    При любой t найдутся молекулы, у которых скорость, а следовательно и кинетическая энергия будет больше средней кинетической энергии остальных молекул. Они то и покидают жидкость при испарении, а средняя кинетическая энергия остающихся в жидкости молекул уменьшается. И если нет притока энергии к жидкости извне, испаряющаяся жидкость охлаждается. Например, если спиртом или эфиром смочить руку, то мы будем ощущать охлаждение. (Можно прослушать дополнительный материал, подготовленный учащимися об учитывании процесса испарения в практической жизни).

    Учитель: На доске записано определение процесса кипения, а также план изложения нового материала.
     Кипение – это процесс перехода жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объему жидкости при определенной температуре.
    «Что надо знать о явлении».

    1. Внешние признаки явления.
    2. Условия, при которых протекает  явление.
    3. Сущность явления и механизм его протекания.
    4. Определение явления.
    5. Связь данного явления с другими.
    6. Использование явления на практике.

    Опыт 1.

    Учитель.    Будем нагревать воду в открытом сосуде.

    При нагревании испарение с поверхности  воды усиливается – появляется туман: это водяной пар конденсируется в воздухе  при охлаждении. Сам пар невидим.

    На рис.4 можно увидеть изменения, происходящие с пузырьками воздуха внутри жидкости при нагревании от комнатной температуры  до температуры кипения.
    Учитель: Проследим за ростом одного из пузырьков, образовавшегося на дне сосуда       (Рис.4 А).

    Что это за пузырьки?

    • Это растворенный в воде воздух.

    Учитель. При нагревании излишек воздуха выделяется из воды в виде пузырьков. Внутрь этих пузырьков и происходит испарение. Они оседает на микроцарапинах на стенках сосуда.
    Учитель. По мере нагревания воды пузырьки становятся крупнее, многочисленнее. Почему они поднимаются вверх?

    • На них действует сила Архимеда.

    Учитель. Увеличение объема пузырька приводит к увеличению силы Архимеда.
    F = rж qV, которая заставляет его оторваться. (Рис. 4Б).
    Поднимающийся пузырек, попадая в верхние, более холодные слои воды, уменьшаются в размере, т. к. содержащийся в нем пар конденсируется, и пузырек захлопывается  Рис. 4.В). Захлопывание пузырька происходит быстро. Быстрые изменения объема пузырьков вызывают характерный шум жидкости перед ее кипением. Это явление называют кавитацией.
    Наконец, когда вся вода прогреется, поднимающиеся пузырьки не будут уменьшаться в размере и достигают поверхности, выбрасывая пар во внешнее пространство. Рис. 4.Г). Шум при этом прекращается и начинается «бульканье» — вода закипела. Температура пара кипящей жидкости и есть температура кипения. Следовательно, жидкость кипит при такой температуре, при которой давление пара внутри пузырька равно внешнему давлению. Температура кипения — эта температура при которой жидкость кипит.
    Температура кипения  различных жидкостей С
    (при нормальном атмосферном давлении).

    Водород
    Кислород
    Молоко
    Эфир
    Спирт
    -253
    -183
    100
    35
    78
    Вода
    Ртуть
    Свинец
    Медь
    железо
    100
    357
    1740
    2567
    2750

    Учитель. Какова температура кипения воды? Спирта? Эфира? Ацетона?

    • 100оС, 78оС, 35оС, 57оС – при нормальном атмосферном давлении.

    Учитель. При кипении температура жидкости не изменятся, а только увеличивается процесс парообразования.  С увеличением атмосферного давления температура кипения жидкости повышается, а с его уменьшением — понижается. Этот вывод подтверждается опытом.
    Опыт 2. Кипение воды при пониженном давлении. Рис.5

    На рис.6 приведен график зависимости температуры кипения воды от внешнего давления.
    Вода кипит при 100 С только при нормальном атмосферном давлении. При давлении 10 атм. температура кипения поднимается до 180 С. А на высоких горах, где атм. давление равно, например, 350 мм. рт. ст., вода закипает уже при 80 С. Если же внешнее давление снизить до 4,5мм. рт. ст., то вода будет кипеть при 0 С. Зависимость температуры кипения от внешнего давления используется:
    а) в медицине; б) в жизни; в) в производстве.
    а) В медицинских учреждениях в герметически закрытых сосудах – автоклавах t кипения значительно выше 100оС. Автоклавы применяют для стерилизации хирургических инструментов, т.к. не все микробы погибают при 100оС.
    б) При подъеме в горы атмосферное давление уменьшается, поэтому уменьшается t кипения. На высоте 7134 м (пик Ленина на Памире) вода кипит при 70оС. Сварить мясо в этих условиях невозможно.
    в) Выпаривание сахарного сиропа при пониженном давлении и низкой t в сахарном производстве, чтобы не подгорел сахар.
    Учитель. При неизменном внешнем давлении температура кипящей жидкости не повышается, даже если продолжать подвод тепла, т. к. подводимая энергия идет на образование пара. Поэтому ожоги паром опаснее, чем кипятком.
    Опыт 3. Наблюдение явления кипения ацетона. (Опустить пробирку с ацетоном в горячую воду и пронаблюдать кипение ацетона. Ацетон кипит при температуре 52 С).
    При наблюдении кипения ацетона использовать 1-6 пункты «Что надо знать о явлении» и рассказать процесс кипения ацетона согласно указанным пунктам, т. е
    вначале образуются мелкие пузырьки воздуха на дне и стенках сосуда, а затем внутри всего объема жидкости. С увеличением температуры объемы пузырьков возрастают и они начинают подниматься вверх. На поверхности жидкости пузырьки лопаются, находящийся в них водяной пар выходит в атмосферу-жидкость кипит (кипение-процесс объемный).
    Учитель.  Каковы отличительные признаки процесса испарения от процесса кипения?
    Заполняется на доске таблица.

    Испарение Кипение
    1. при любой t

    2. процесс поверхности (т.е. происходит с поверхности жидкости)

    1. при определенной t. Например, вода при 100оС при норм. атм. давл.
    2. Процесс объемный

    Учитель. Для различных жидкостей одной и той же массы требуется различное количество теплоты для обращения их в пар при t кипения.
    l — удельная теплота парообразования  — физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость в пар массой 1кг без изменения t. 
    Удельная теплота парообразования некоторых веществ, Дж/кг
    (при температуре кипения и нормальном атмосферном давлении)

    Вода
    Аммиак (жидкий)
    Спирт
    2,3 ∙ 106
    1,4 ∙ 106
    0,9 ∙ 106
    Эфир
    Ртуть
    Воздух (жидкий)
    0,4 ∙ 106
    0,3 ∙ 106
    0,2 ∙ 106

    Учитель. Что означает lв=2,3 ∙106?

    • для того, чтобы 1кг воды при 100оС превратить в пар, требуется 2,3∙106Дж теплоты.

    Учитель. А сколько энергии потребуется для превращения в пар 2кг воды при t кипения?

    • в два раза больше, т.е. 4,6 10 Дж

    Учитель. Следовательно, количество теплоты для парообразования m кг жидкости при температуре кипения этой жидкости будет иметь вид: Q=l∙m
    Учитель. Соприкасаясь с холодным предметом, водяной пар конденсируется, при этом выделяется энергия, поглощенная при образовании пара. Точные опыты показывают, что конденсируясь, пар отдает то количество энергии, которое пошло на его образование. Количество теплоты, выделяющееся при конденсации, определяется той же формулой.
    Q= -l ∙m
    Задача. Какое количество теплоты требуется для превращения воды массой 300г, взятой при температуре 20оС в пар.
    Дано: m=0,3кг

    Изобразим процесс нагревания воды и процесс кипения на графике Рис.7.

    Учитель. Что происходит на участке графика АВ?

    • Нагревание воды от 20оС до 100оС.

    Учитель. Как определить Q при нагревании воды от 20оС до 100оС.

    Д/З §19,20. Упр. 11(4).
    Если останется время, проводится проверочная работа на 12 -15 минут.

    К уроку:
    1. Таблица («Что надо знать о явлении»)
    2. Опыт 1. Процесс кипения (колба с водой, насос, термометр, пробка, горючее).
    3. Опыт 2. Кипение воды при пониженном давлении.
    4. Опыт 3. (Сосуд с горячей водой – 70-75о, пробирки с ацетоном, сверху закрыт ватой).
    5. Тестовые работы 2-х видов на 2 варианта.
    а) Качественные задачи по проверке усвоения теоретического материала – 6 мин.
    б) Графическое распознавание процессов плавления, отвердения, кипения – 6 мин.

    Температура кипения воды при более высоком давлении

    Когда вода нагревается, она достигает температуры — точки кипения, — при которой давление пара становится достаточно большим, чтобы внутри воды образовывались пузырьки. Температура кипения воды зависит от давления.

    Онлайн-калькулятор температуры кипения воды

    Приведенный ниже калькулятор можно использовать для расчета температуры кипения воды при заданном абсолютном давлении.
    Температура на выходе указывается в °C, °F, K и °R.

    Внимание! Давление должно быть в пределах 1-220 бар, 14.7-3200 фунтов на квадратный дюйм, 760-165 000 мм рт.ст. или 30-6500 дюймов рт.ст.

    Температуры кипения воды при абсолютном давлении в диапазоне от 1 до 70 бар абс. или от 14,7 до 1000 фунтов на квадратный дюйм указаны на рисунках и в таблицах ниже:

    Термодинамические свойства при стандартных условиях см. в разделе «Вода и тяжелая вода».
    См. также другие свойства Вода при различной температуре и давлении : Температуры кипения при вакуумном давлении, Плотность и удельный вес, Динамическая и кинематическая вязкость, Энтальпия и энтропия, Теплота парообразования, Константа ионизации, pK w , нормальной и тяжелой воды, температуры плавления при высоком давлении, число Прандтля, свойства в условиях газожидкостного равновесия, давление насыщения, удельный вес, удельная теплоемкость (теплоемкость), удельный объем, теплопроводность, температуропроводность и давление пара при газожидкостном равновесии. жидкостное равновесие.

    4

    9003 9004 Точка кипения воды
    [Bara]
    [1×10 5 * PA]
    [PSIA] [MM HG] [в HG] [° C] [° F]
    1.013 14,7 760 29.92 100 212
    1,034 15,0 776 30,54 101 213
    1,103 16,0 827 32,58 102 216
    1.172 17.0 879 879 34.61 104 219
    1.241 18.0 931 36.65 106 222
    1,310 19,0 983 38,68 107 225
    1,379 20,0 +1034 40,72 109 228
    1.517 22.0 1138 1138 44.79 44.79 112 233
    1.655 24,0 1241 48.86 114 238
    1,793 26,0 1345 52,94 117 242
    1,931 28,0 тысяча четыреста сорок-восемь 57,01 119 246
    2.068 30.0 1551 6151 61.08 121.08 121 250
    2.206 32,0 1655 65.15 123 254
    2,344 34,0 1758 69,22 125 258
    2,482 36,0 1862 73,30 127 261
    2.620 38.0 1965 1965 77.37 77.37 129 264
    2,758 40,0 2069 81.44 131 267
    2,896 42,0 2172 85,51 132 270
    3,034 44,0 2275 89,58 134 273
    3.172 46.0 2379 93.66 93,66 135 276
    3309 3309 48,0 2482 97.73 137 279
    3,447 50,0 2586 101,8 138 281
    3,585 52,0 2689 105,9 140 284
    3.723 54.0 2793 2793 109.9 141 286
    3,861 56,0 2896 114.0 142 288
    3,999 58,0 2999 118,1 144 291
    4,137 60,0 3103 122,2 145 293
    4.275 62.0 3206 3206 126.2 126.2 146 295
    4413 64,0 3310 130.3 147 297
    4,551 66,0 3413 134,4 148 299
    4,688 68,0 3517 138,4 149 301
    4.826 70.0 3620 3620 142.59 142.59 151 303
    4964 72,0 3723 146.6 152 305
    5,102 74,0 3827 150,7 153 307
    5,240 76,0 3930 154,7 154 309
    5.378 78.0 78.0 4034 158.8 158.8 155 310
    5.516 80,0 4137 162.9 156 312
    5,654 82,0 4241 167,0 157 314
    5,792 84,0 4344 171,0 158 316
    5.929 86.0 4447 4447 175.1 175.1 158 317
    6.067 68,0 4551 179.2 159 319
    6,205 90,0 4654 183,2 160 320
    6,343 92,0 4758 187,3 161 322
    6.481 94.0 94.0 4861 191.49 191.4 162 323
    6619 96,0 4965 195.5 163 325
    6,757 98,0 5068 199,5 164 326
    6,895 100 5171 203,6 164 328
    7.239 105 5430 5430 213.8 213.8 166 331
    70045
    7.584 110 5689 224.0 168 335
    7,929 115 5947 234,1 170 338
    8,274 120 6206 244,3 172 341
    10.34 150 7757 7757 3054 3054 181 359
    12.07 175 356.3 189 372
    13,79 200 10343 407,2 194 382
    15,51 225 11636 458,1 200 392
    17.24 250 250 12929 509.0 509.0 205 401
    18.96 275 14222 559.9 210 410
    20,68 300 15514 610,8 214 417
    22,41 325 16807 661,7 218 425
    24.13 350 18100 18100 712.6 712.6 222 432
    25.86 375 19393 763.5 226 438
    27,58 400 20686 814,4 229 445
    29,30 425 21979 865,3 233 451
    31.03 450 450 23272 916.2 916.2 236 436
    32.75 475 24565 967.1 239 462
    34,47 500 25857 1018 242 467
    36,20 525 27150 +1069 245 472
    37.92 550 28443 28443 1120 247 477
    39.64 575 29736 29736 1171 250 482
    41.37 600 31029 +1222 252 486
    43,09 625 32322 1273 255 491
    44,82 650 33615 1323 257 495 495
    46.54 675 34908 1374 1374 260 499
    48.26 700 36200 1 425 262 503
    49,99 725 37493 1 476 264 507
    51,71 750 38786 1527 266 511 511
    53.43 775 40079 40079 1578 268 515
    55.16 800 41372 1629 270 518
    56,88 825 42665 1680 272 522
    58,61 850 43958 1731 274 274 525
    60.33 875 45251 45251 1782 276 529
    62.05 900 46543 1832 278 532
    65,50 950 49129 1934 281 539
    68,95 1000 51715 2036 285 545
    7506 1089 56301 56301 2217 2217 290 555
    84.64 1228 63485 2499 298 По 570
    98,78 1 433 74091 2917 310 590
    114,6 1662 85965 3384 321 321 610
    127.9 127.9 1854 95895 3775 3775 329 625
    147.3 2136 110462 4349 341 645
    163,3 2369 122493 4823 349 660
    186,8 2710 140127 5517 360 680 680
    213.59 3096 16096 160131 6304 371 700
    222.4 3226 166829 166829 6568 6568 374 7004 706
    • T ( o c) = 5/9 [T ( o f) — 32]
    • 1 psi (lb /дюйм 2 ) = 6894,76 Па (Н/м 2 ) = 0,068948 бар = 51,7149 мм рт.ст. = 2,03602 дюйм рт.ст.
      См. также Плотность воды, удельный вес и коэффициент теплового расширения, динамическая и кинематическая вязкость, энтальпия и энтропия, теплота парообразования, постоянная ионизации, pK w , нормальной и тяжелой воды, давление и температуры кипения, удельный вес, удельная теплоемкость (теплоемкость) и Удельный объем для онлайн-калькуляторов, рисунков и таблиц.

      вода — Студенты | Britannica Kids

      Введение

      NASA/JPLantoineede/iStock/Getty Images PlusEncyclopædia Britannica, Inc.

      Почти три четверти поверхности Земли покрыты водой. Возможно, самую важную жидкость в мире воду обычно легко получить из дождя, родников, колодцев, ручьев, рек, прудов и озер. Он заполняет обширные океанские дна. В виде пара вода также присутствует в воздухе, где она часто конденсируется в облака.Тела большинства живых существ содержат большую долю воды. Например, вода составляет около 60 процентов веса человеческого тела.

      Вода необходима для жизни. Несколько миллиардов лет назад в море росли первые формы жизни на Земле. Хотя сегодня многие растения и животные могут жить на суше, им по-прежнему нужна вода. Эта поддерживающая жизнь жидкость составляет большую часть крови животных или растительного сока, питающего живые ткани.

      Земная вода постоянно циркулирует через гидросферу, часть Земли, которая включает в себя всю жидкую воду на, чуть ниже и чуть выше поверхности планеты.Человек, пьющий воду сегодня, может пить ту же воду, которая давала освежение людям, жившим тысячи лет назад. Хотя вода постоянно циркулирует в гидросфере, во многих районах Земли ее не хватает.

      Земная вода оказывает огромное влияние на то, где и как живут люди. От фермерских общин до самых маленьких деревень и крупных городов доступ к воде помогал определять модели расселения людей на протяжении всей истории. Домашний скот и урожай зависят от воды.Одно полностью выращенное растение кукурузы (кукурузы) потребляет более галлона воды в день. Чтобы вырастить акр хлопка, требуется около 800 000 галлонов (3 028 300 литров) воды. На климат Земли влияет вода. В результате эрозии и скребкового действия ледников вода изменяет поверхность земли.

      © Papo/Fotolia© Лиза Любин — www.llworldtour.com

      Хотя вся вода важна, именно пресная вода необходима для поддержания жизни. Большая часть воды на Земле — примерно 97,3 процента — это соленая вода, которая содержится в основном в океанах.Оставшиеся 2,7 процента воды на Земле составляют пресные воды, однако большая их часть замерзает в полярных ледяных шапках и ледниках или заперта под землей в виде подземных вод. Менее 1 процента пресной воды Земли составляют поверхностные воды, вода, доступная для использования живыми существами.

      Британская энциклопедия, Inc.

      Физические свойства воды сильно отличают ее от большинства других жидкостей. Вода, например, обладает редким свойством быть легче в твердом состоянии, чем в жидком. Если бы лед (твердая вода) был тяжелее воды, замерзшая вода в озере опустилась бы на дно и поднялась бы вверх, убивая всю морскую жизнь.Способность воды накапливать большое количество тепла помогает живым существам выживать при резких перепадах температуры. Количества тепла, выделяемого человеком в течение одного дня, было бы достаточно, чтобы поднять температуру его тела на целых 300 °F, если бы не вода в его тканях.

      Вода в повседневной жизни

      © Ingram Publishing/Thinkstock

      Человеческим тканям требуется около 2 1 / 2 литров воды в день. Большинство людей выпивают около литра воды каждый день.Вода, содержащаяся в продуктах питания, обеспечивает остальное. Яйцо, например, примерно на 74 процента состоит из воды; арбуз, 92 процента; и кусок нежирного мяса, около 70 процентов. Напитки, такие как молоко, кофе, чай и безалкогольные напитки, в основном состоят из воды.

      Некоторые упакованные пищевые продукты обезвожены; другие лиофилизированы. В обоих процессах из них удаляют воду для предотвращения порчи ( см. обработка пищевых продуктов). Вода необходима для приготовления многих других продуктов.

      Британская энциклопедия, Inc.

      В среднем каждый человек в Соединенных Штатах использует от 80 до 100 галлонов (от 300 до 380 литров) воды в день для личных и бытовых нужд. К ним относятся питье, стирка, приготовление пищи и удаление отходов. На ванну в ванне расходуется примерно 30 галлонов (115 литров) воды. Около 5 галлонов (19 литров) воды течет каждую минуту, когда работает душ, хотя водосберегающие насадки для душа могут уменьшить этот показатель до 2 галлонов (8 литров) в минуту. Большое количество воды также используется для полива газонов и садов, а также для работы кондиционеров и систем отопления во многих домах, магазинах и офисных зданиях.

      Вода очень важна для промышленности. Он вращает турбины гидроэлектростанций, которые производят электричество для освещения, тепла и электроэнергии для многих заводов и населенных пунктов. Некоторым отраслям, например, нефтяной промышленности, вода нужна для производства продукции. Например, для очистки 1 галлона (4 литров) бензина необходимо 10 галлонов (38 литров) воды. Озера, реки и океаны являются важными водными путями для продукции судоходной отрасли.

      © Джим Паркин/Фотолия

      В засушливых районах фермеры должны орошать свои земли, чтобы выращивать урожай.Ирригационные проекты позволили создать плодородные земли в регионах, которые когда-то были пустынями. К началу 21 века более 100 триллионов галлонов (380 триллионов литров) пресной воды ежедневно использовалось для орошения пахотных земель в Соединенных Штатах.

      лейтенант. Командир Марк Моран, Корпус NOAA, NMAO/AOC

      Хотя вода обычно полезна для людей, она может быть и разрушительной. Наводнения, мокрый снег, град, снег и проливные дожди ежегодно наносят ущерб на миллионы долларов. Эти разрушительные наводнения и ураганы также приводят к травмам и гибели людей.

      Происхождение

      Миллиарды лет назад Земля была массой горячих, вращающихся газов и пыли. Среди газов были водород и кислород, строители воды. Когда Земля начала остывать, атомы водорода и кислорода объединились, образовав воду. Земля, однако, была еще слишком горячей, чтобы вода могла существовать в жидком состоянии. Водяной пар, представляющий собой воду в газообразном состоянии, поднимался от Земли и охлаждался, конденсируясь в густые облака над ней. Всякий раз, когда некоторые капли воды из этих облаков падали на Землю, они тут же вскипали обратно в облака.

      Наконец, Земля достаточно остыла, чтобы образовались горные породы, а часть воды осталась жидкой. Когда это произошло, огромное количество водяного пара в облаках сконденсировалось и упало на Землю. Ученые считают, что первый дождь мог выпасть за сотни лет. Впадины на поверхности Земли начали заполняться водой. Потоки воды хлынули на скалы Земли и начали формировать континенты. ( См. также геология.)

      Состав и физические состояния

      Encyclopædia Britannica, Inc.© Фотофуэрст/Фотолия

      Молекула воды (химическая формула H 2 O) содержит два атома водорода и один атом кислорода. Поскольку он намного тяжелее водорода, кислород составляет около 89 процентов веса молекулы воды. Независимо от того, находится ли вода в жидком, твердом состоянии (лед) или в газообразном состоянии (водяной пар или водяной пар), ее химический состав остается неизменным. Три физических состояния воды зависят от движения молекул воды, которое, в свою очередь, зависит от тепла.Во льду, например, молекулы воды потеряли так много тепла, что движутся медленно. Затем электрическое притяжение между молекулами становится достаточно сильным, чтобы связать их вместе в фиксированном расположении с небольшим молекулярным движением; таким образом лед держит форму.

      Когда вода находится в жидкой форме, ее молекулы приобретают достаточно тепла, чтобы двигаться быстрее, чем молекулы льда. Этого повышенного движения достаточно, чтобы преодолеть большую часть электрического притяжения между молекулами и позволить им двигаться относительно свободно.Поскольку молекулы воды в жидком состоянии не имеют жесткой структуры, вода принимает форму любого сосуда, в котором она находится. Когда вода существует в виде пара или пара, ее молекулы движутся так быстро — из-за дальнейшего повышения температуры — что притяжение полностью преодолевается.

      Атмосферное давление также влияет на изменение физического состояния воды. При давлении на уровне моря в одну стандартную атмосферу (760 миллиметров ртутного столба) чистая вода замерзает в лед при температуре 32 ° F (0 ° C) и закипает в пар при 212 ° F (100 ° C).Над уровнем моря, где давление понижено, вода закипает при более низких температурах и замерзает при более высоких.

      Плотность и вес

      Вода достигает наибольшей плотности (вес на единицу объема) при температуре 39,2 °F (4,0 °C). Плотность чистой воды при температуре 39,2 °F составляет один грамм на кубический сантиметр. Это значение является основой для определения удельного веса вещества. Удельный вес любого вещества определяется как отношение его плотности к плотности воды при 39.2 °F. Плотность золота, например, составляет 19,3 грамма на кубический сантиметр; таким образом, его удельный вес составляет 19,3. Это означает, что золото в 19,3 раза плотнее (тяжелее) воды. Вещества с удельным весом более 1000 тонут в воде; те, у кого менее 1000, плавают на воде.

      Каждый кубический фут воды весит 62,4 фунта. Галлон (231 кубический дюйм) воды весит около 8 1 / 3 фунтов. Морская вода обычно примерно на 3 1 / 2 процентов тяжелее пресной воды, потому что она содержит около 35 фунтов соли на каждую 1000 фунтов воды.Вес воды, конечно, вызывает увеличение давления с глубиной. В океанах давление увеличивается более чем на 4 1 / 3 фунтов на квадратный дюйм на каждые 10 футов глубины. При такой скорости давление в океане на глубине мили составляет более 2300 фунтов на квадратный дюйм. ( См. также подводное плавание.)

      Как вода замерзает и расширяется

      Contunico © ZDF Enterprises GmbH, Майнц

      При давлении на уровне моря пресная вода замерзает при температуре 32 ° F (0 ° C).Морская вода замерзает при температуре около 28 ° F (–2 ° C), потому что соли в этой воде снижают ее температуру замерзания. В пресной и соленой воде при понижении температуры до точки замерзания движение молекул воды замедляется. Превращаясь в лед, вода остается при 32 ° F, но продолжает выделять тепло. Когда лед тает, полученная смесь льда и воды остается при температуре 32 ° F до тех пор, пока весь лед не растает ( см. Материал , «Атомная теория и состояния материи»). К этому времени вода поглотила столько же тепла, сколько потеряла при замерзании.Количество теплоты, которое выделяется или поглощается без изменения температуры, называется скрытой теплотой плавления. Это составляет около 80 калорий на каждый грамм воды.

      При замерзании вода расширяется почти на одну десятую своего объема. Таким образом, 1 кубический фут воды становится 1,09 кубическим футом льда. Поэтому лед становится менее плотным (легче), чем вода при той же температуре, и лед всплывает.

      Замерзающая вода расширяется с огромной силой — до тонн на квадратный дюйм в зависимости от скорости замерзания и других факторов.Незащищенные водопроводные трубы часто лопаются холодными ночами из-за этой огромной силы расширения. Более тяжелые водопроводные трубы были бы бесполезны, поскольку ученые показали, что наполненный водой чугунный сосуд со стенками толщиной в несколько дюймов все равно лопнет при замерзании воды. Если краны работают со скоростью струйки, часто трение движущейся воды производит достаточно тепла, чтобы предотвратить разрыв трубы.

      Как вода испаряется и кипит

      Тепло превращает воду из жидкости в газ.Все вещества обладают некоторой теплотой, и все их молекулы находятся в движении. Молекулы в жидкой воде не двигаются достаточно быстро, чтобы убежать. Однако на поверхности воды некоторые молекулы сталкиваются с молекулами, находящимися под ними, и таким образом приобретают достаточную скорость, чтобы вырваться и взлететь в воздух. Этот постоянный уход поверхностных молекул называется испарением.

      © Toa555/Dreamstime.com

      По мере повышения температуры воды испарение ускоряется, потому что молекулы движутся быстрее. Если повышение температуры достаточно велико, даже молекулы глубоко под поверхностью будут отрываться от своих соседей и образовывать пузырьки пара.Затем эти пузырьки поднимаются на поверхность и улетают в виде пара. Температура, которая достаточно высока, чтобы вызвать эту активность, называется точкой кипения. Температура кипения воды на уровне моря составляет 212 ° F (100 ° C).

      Когда жидкая вода превращается в пар или пар, вода поглощает тепло без повышения температуры. Когда два равных количества воды превращаются в пар, одно медленно при обычном испарении, а другое быстро при кипении, количество теплоты, окончательно поглощаемое каждым из них, примерно равно. В отсутствие пламени или другого источника приложенного тепла испаряющаяся вода забирает тепло из окружающей среды.При этом он охлаждает все, что находится рядом с ним. Люди в теплом климате часто охлаждают воду, помещая ее в большой холщовый мешок или пористый глиняный кувшин, который становится влажным, когда через него просачивается часть воды. По мере того, как испарение происходит с влажной поверхности, тепло от воды уходит дальше внутрь, и, таким образом, вода охлаждается.

      Вода, превращающаяся в пар, поглотила тепло. Количество тепла, необходимое для превращения одного грамма воды при температуре 212 ° F и давлении на уровне моря в пар, составляет около 540 калорий.Это полезное свойство воды, называемое скрытой теплотой парообразования. Эффект от него большой. Когда кубический фут воды при давлении на уровне моря испаряется, он превращается примерно в 1700 кубических футов пара. Поскольку быстро движущиеся молекулы воды улетают в виде пара, они могут передавать значительную энергию окружающим объектам. Эта энергия используется в системах отопления, в паровых двигателях и турбинах.

      Давление влияет на температуру кипения

      Encyclopædia Britannica, Inc.

      Атмосферное давление влияет на температуру кипения воды.Когда атмосферное давление увеличивается, температура кипения становится выше, а когда атмосферное давление уменьшается (как это происходит при увеличении высоты), точка кипения становится ниже.

      Давление на поверхность воды удерживает молекулы воды. По мере увеличения давления молекулам воды требуется дополнительное тепло, чтобы набрать скорость, необходимую для побега. По такому принципу работают скороварки. Когда манометр скороварки показывает давление 100 фунтов на квадратный дюйм, температура внутри скороварки превышает 300 ° F (149 ° C).

      Снижение давления снижает температуру кипения, потому что молекулам требуется меньшая скорость для выхода. Низкое атмосферное давление в высоких горах снижает температуру кипения до такой степени, что вода не может достаточно нагреться, чтобы удовлетворительно сварить яйца.

      Более одного вида воды

      Сначала ученые думали, что все молекулы воды одинаковы. Позже они узнали, что водород имеет три изотопа, а кислород — шесть изотопов. Эти девять изотопов могут комбинироваться разными способами, образуя молекулы воды разного веса.Однако только один из изотопов кислорода обычно участвует в образовании воды, потому что этот изотоп составляет более 99 процентов мирового кислорода. Изотопы водорода гораздо важнее. Химики называют эти изотопы протием (водород с одной массой), дейтерием (водород с двойной массой) и тритием (водород с тройной массой). Протий соединяется с кислородом с образованием легкой воды; дейтерий и кислород образуют тяжелую воду; а тритий и кислород дают сверхтяжелую воду.

      Обычная вода, встречающаяся в природе, состоит в основном из легких сортов и имеет формулу H 2 O.Тяжелую воду химики называют оксидом дейтерия (D 2 O). Он примерно на 10 процентов тяжелее, чем H 2 O. Только одна часть тяжелой воды содержится примерно в 5000 частях обычной воды. Тяжелую воду можно отделить от легкой воды путем испарения, но химики обычно используют более эффективный процесс, называемый электролизом. Поскольку D 2 O реагирует на электролиз медленнее, чем H 2 O, после исчезновения легкой воды остается тяжелая вода. Ученые используют тяжелую воду для замедления быстрых нейтронов в ядерных реакторах.

      Сверхтяжелую воду называют оксидом трития (T 2 O). Мало что известно о его свойствах, потому что его трудно отделить и он очень нестабилен. Поскольку тритий радиоактивен, ученые используют следы T 2 O для наблюдения за действием воды на различные органические соединения. Радиоактивный тритий можно обнаружить и проследить с помощью специальных приборов.

      Чистая вода никогда не встречается в природе, потому что вода является отличным растворителем для многих минералов. Он также собирает частицы материи, куда бы она ни текла.Химики должны дистиллировать воду, чтобы получить чистую воду для деликатных химических процессов. Химические термины, содержащие приставку Hydr- (от греческого слова hydor , что означает «вода»), такие как гидрат, гидрид и гидроксид, показывают, что вода содержится в веществе. Безводный и обезвоженный означает, что вода, обычно присутствующая в веществе, была удалена.

      Как вода циркулирует по всему миру

      Вода должна быть легко доступна для поддержания жизни и ее деятельности.На первый взгляд может показаться, что вода есть всегда, ведь Земля буквально окружена водой: до 4 процентов атмосферы у поверхности земли может состоять из водяного пара. Кроме того, по поверхности Земли разбросаны многие тысячи озер, рек и ручьев. Огромные океаны, почти бесконечный источник воды, занимают около 140 миллионов квадратных миль и содержат около 320 миллионов кубических миль воды. Тем не менее, со всей этой водой есть части Земли, которые выжжены и засушливы. То, как вода циркулирует между Землей и атмосферой, определяет, где можно найти и использовать достаточные запасы воды.

      Круговорот воды

      Создано и произведено QA International. © QA International, 2010. Все права защищены. www.qa-international.com© Дэвид Томлинсон/NHPA

      Если бы не действовали никакие другие силы, кроме гравитации, вода в мире оседала бы в бассейнах океанов и оставалась там. Поверхности земли превратились бы в безжизненные пустыни. Однако вода в океанах не застаивается. Он постоянно испаряется из океанов и других водоемов под воздействием солнечного тепла и разносится ветрами по морю и суше.Таким образом, огромное количество воды всегда взвешено в атмосфере в виде пара. Когда в атмосфере преобладают определенные погодные условия, часть водяного пара конденсируется в капли жидкой воды, кристаллы льда или и то, и другое, образуя облака. Когда такие облака накапливают больше влаги, чем могут удержать, вода возвращается на землю в виде дождя или снега. Этот процесс перемещения воды из океанов в атмосферу и обратно на сушу и океаны называется круговоротом воды или гидрологическим циклом.

      Британская энциклопедия, Inc.

      Солнце, воздух, вода и сила гравитации работают вместе, чтобы поддерживать круговорот воды. Основные этапы цикла включают: испарение воды солнечным теплом и испарение воды растениями; конденсация водяного пара холодным воздухом; осаждение воды самотеком; и возвращение воды под действием силы тяжести в океаны. Некоторая часть воды испаряется в воздух из рек, озер, влажной почвы и растений, но большая часть воды, которая движется по поверхности Земли, поступает из океанов и в конечном итоге возвращается в океаны.

      Поверхностные и подземные воды

      Почва, покрывающая Землю, действует как гигантское сито. Частицы почвы имеют крошечные промежутки между ними, которые позволяют воде просачиваться в почву. Когда выпадает сильный ливень, эти крошечные пространства в почве быстро заполняются водой, а избыточная вода, называемая поверхностной водой, стекает по поверхности почвы. Такой поверхностный сток течет в виде тонкого, едва заметного слоя воды, пока не достигнет углубления в земле, такого как желоб или русло ручья, где вода может удерживаться.Там она течет уже не как струя воды, а как четко очерченный водный канал, спускающийся к океану.

      Изображение предоставлено Отделом наук о Земле и дистанционного зондирования Космического центра им. Джонсона НАСА Encyclopædia Britannica, Inc.

      Вода, проникающая в почву, медленно стекает вниз или просачивается через поры и трещины в почве и камнях. Горные пласты или слои и почва, способная удерживать воду, называются водоносными горизонтами. В конце концов, вода достигает уровня, на котором она не может двигаться дальше, потому что коренная порода образует основу.По мере того, как накапливается все больше и больше воды, водоносный горизонт насыщается (наполняется) водой и уже не может ее удерживать. Вода, содержащаяся в водоносных горизонтах, называется подземной. Глубина, на которой находятся грунтовые воды, варьируется, потому что твердая коренная порода находится на разных уровнях. Подземные воды являются основным источником пресной воды. С помощью колодцев люди выносят эту воду на поверхность, чтобы удовлетворить свою потребность в воде. Часть подземных вод перемещается к поверхности почвы под действием капиллярных сил и испаряется в воздух.Растения черпают воду из почвы, увлажненной таким образом. Вода проходит через корни растения к его листьям, откуда испаряется. Этот процесс называется транспирацией. Взрослый дуб может испарять около 100 галлонов (380 литров) воды в день. Летом с акра кукурузы (кукурузы) испаряется от 3000 до 4000 галлонов (от 11 360 до 15 140 литров) воды каждый день.

      Уровень грунтовых вод

      Британская энциклопедия, Inc.

      Самый верхний уровень грунтовых вод называется уровнем грунтовых вод; ниже этого уровня почва переувлажняется.Если яма выкопана достаточно глубоко в почве, она может достигать уровня грунтовых вод. Уровень грунтовых вод не везде одинаков. В некоторых местах он может быть близко к поверхности, а в других — на сотни футов под землей. Иногда глубокий разрез в земле обнажает уровень грунтовых вод. Затем грунтовые воды стекают ручьем или рекой.

      © Цзюнкай Чжан/Фотолия

      Изменения климатических условий и количества осадков, используемых растительностью, могут привести к повышению или понижению уровня грунтовых вод.Проливные дожди могут поднять уровень грунтовых вод. Если уровень становится слишком высоким, растения могут быть повреждены. Во время редких дождей почва становится чрезвычайно сухой, и грунтовые воды, просачивающиеся на поверхность и испаряющиеся, не восстанавливаются. Затем уровень грунтовых вод становится ниже. Если большую часть потерянной воды не восполнить в ближайшее время, может произойти засуха.

      Вода, забираемая из колодцев, может влиять на уровень грунтовых вод в данной области. Когда подземные воды выкачиваются на поверхность, уровень воды в колодце становится немного ниже окружающего уровня грунтовых вод.Затем грунтовые воды стекают вниз до уровня воды в колодце, создавая конус депрессии на уровне грунтовых вод. Это немного снижает уровень грунтовых вод. Если вода быстро забирается из нескольких колодцев в одном и том же районе, уровень грунтовых вод может значительно снизиться. Уровень грунтовых вод может снова подняться, когда выпадет достаточное количество осадков или когда количество воды, забираемой из колодцев, уменьшится.

      Движение воды

      И грунтовые, и поверхностные воды движутся вниз по склону. Некоторое количество грунтовых вод может попасть в твердую породу.Он остается там — под давлением, потому что на него давят грунтовые воды над захваченной водой. Скважины, пробуренные в бассейн с захваченной водой, выпускают воду, и она устремляется на поверхность без откачки. Такие скважины называются артезианскими.

      Обычно подземные воды медленно движутся по склону, растекаясь и уплотняясь в пористой почве. В конце концов она впадает в постоянные, постоянно текущие ручьи, которые, в свою очередь, впадают в большие реки, впадающие в океан.

      Обеспечение населения водой

      © Bronwyn Photo/Fotolia

      Людям для поддержания жизни требуется запас пресной воды.Системы водоснабжения обеспечивают воду для орошения, домов, предприятий, промышленности и удаления отходов. Вода также необходима для общественных нужд, таких как пожаротушение, промывка гидрантов и уборка улиц. Системы городского водоснабжения обычно включают работы по сбору, передаче, очистке, хранению и распределению воды.

      Кайо-ду-Валле

      Некоторые города получают воду, перекачивая ее из озера, реки или пруда. Другие общины качают воду из колодцев. Водохранилища или дамбы иногда сооружаются в местах сбора воды или рядом с ними, чтобы обеспечить надежное водоснабжение.Многие водохранилища имеют множество применений, включая общественное водоснабжение, ирригацию, судоходство, гидроэнергетику, борьбу с наводнениями и отдых. Вода часто транспортируется к водопроводным сооружениям по каналам, акведукам или туннелям. Применяются также трубопроводы, по которым вода течет либо самотеком, либо под давлением. Другой метод получения пресной воды — опреснение морской воды, обычно называемое опреснением. Опреснительные установки обычно располагаются вдоль прибрежных районов.

      Перед тем, как воду раздать для использования, ее обычно обрабатывают, чтобы сделать ее гигиенически безопасной, привлекательной и приятной на вкус.Насосная станция, регулирующая количество распределяемой воды, и система водоподготовки называются гидротехническими сооружениями.

      Contunico © ZDF Enterprises GmbH, Майнц

      Разные города поставляют своим гражданам разное количество воды, но среднее количество воды, используемое городским жителем в Соединенных Штатах, составляет около 150 галлонов (570 литров) каждый день. Эта цифра включает воду, используемую для таких целей, как пожаротушение, удаление отходов, уборка улиц и промышленность. Большинство городов не могут платить наличными за строительство дорогих гидротехнических сооружений, поэтому они выпускают облигации, чтобы собрать деньги.Чтобы погасить эти облигации и поддерживать систему водоснабжения, города когда-то облагали налогом владельцев собственности. Сегодня в большинстве городов установлены счетчики в каждом здании и взимается плата за количество использованной воды. Основные улучшения и дополнения к системе часто финансируются за счет доходных облигаций, которые оплачиваются водопользователями.

      Очистка воды и другие виды обработки

      © huimin/Fotolia

      Простые системы водоснабжения — те, которые передают воду напрямую от источника к пользователю без обработки — работают хорошо, если источник обеспечивает относительно чистую воду.Однако немногие города могут найти запас такой воды. Сточные воды или отходы скотного двора могут переносить болезнетворные организмы в водоснабжение. Необработанные промышленные отходы часто загрязняют водоснабжение. Вода может содержать грязь, ил и растворенные минералы. Гидротехнические сооружения удаляют такие примеси перед отправкой воды в сеть. Гидротехнические сооружения обрабатывают воду по-разному, в зависимости от источника воды и предполагаемого использования. Перед очисткой воду обычно прокачивают через грубые сетки, улавливающие крупные предметы.Затем насосы нагнетают просеянную воду в смесительный бак. Там в воду добавляют химические вещества, называемые коагулянтами. Коагулянты объединяются с бактериями, грязью и илом, образуя липкие комки, называемые хлопьями. Затем вода проходит в глубокие широкие отстойники, или отстойники. По мере того, как вода медленно проходит через резервуары, хлопья оседают на дно. Они удаляются со дна резервуара механическими скребками.

      Вода из отстойников фильтруется через песок или другой пористый материал.Фильтр улавливает все оставшиеся взвешенные вещества. Чаще всего используются скорые песочные фильтры. Песок распределяется на глубину от 24 до 36 дюймов (от 61 до 91 сантиметра) в резервуаре фильтра, который может занимать несколько акров. Каждый акр (0,4 гектара) фильтра может обрабатывать до 125 миллионов галлонов (473 миллиона литров) воды в день.

      Фильтрующий песок не просто механически очищает воду. Постепенно примеси образуют желеобразную поверхность на песке. Бактерии и взвешенные вещества прилипают к поверхностному мату, когда через него проходит вода.Реверсивное течение воды смывает накопившиеся отходы. На некоторых фильтрационных установках вместо песка в качестве фильтра используется мелкоизмельченный антрацит или каменный уголь.

      Многие системы водоснабжения не имеют сложных фильтровальных установок. Но даже в системах со сложными фильтрующими установками бактерии могут пройти через очистительные устройства. Поэтому воду обычно стерилизуют химическими веществами, чтобы гарантировать ее безопасность для питья. Хлор является наиболее распространенным стерилизатором. Для уничтожения бактерий требуется небольшое количество хлора.Там, где вода не содержит отложений, на 10 миллионов частей воды нужно добавить только одну или две части хлора. Иногда вода под давлением выбрасывается в воздух в процессе, называемом аэрацией. Кислород в воздухе несколько очищает воду.

      Фторирование

      Многие сообщества добавляют небольшое количество фторидов в воду, хотя такие действия в некоторых случаях вызывали споры. Было показано, что правильно отрегулированное количество фторидов в воде безопасно и снижает риск кариеса у детей, делая зубную эмаль более устойчивой к кислотам, вырабатываемым бактериями во рту, и препятствуя росту бактерий.Однако чрезмерное количество фтора может вызвать крапчатость зубов, которая, хотя и не представляет проблем со здоровьем, вызывает непривлекательный внешний вид.

      Жесткая вода

      В некоторых регионах требуется дополнительное количество мыла для стирки таких предметов, как одежда, поскольку вода жесткая. Жесткая вода содержит определенные растворенные минералы, такие как бикарбонат кальция, бикарбонат магния и сульфат кальция, которые затрудняют пенообразование мыла.

      Один из методов умягчения воды, известково-содовый, удаляет из воды твердеющие вещества.В воду добавляют известь (оксид кальция) и кальцинированную соду (соль угольной кислоты). Они объединяются с отвердевающими материалами, образуя соединения, которые осаждаются, такие как карбонат кальция. Другой метод, катионообменный или цеолитный процесс, также химически изменяет водоотверждаемые материалы. Жесткая вода попадает в резервуар с цеолитом, минералом, который содержит ионы натрия (электрически заряженные частицы). Эти ионы меняются местами с ионами кальция или магния, образуя соединения натрия, которые не делают воду жесткой.Рассол, который содержит ионы натрия и хлора, затем закачивается в цеолит для замены потерянных ионов натрия. Ионы кальция и магния высвобождаются и соединяются с ионами хлора с образованием хлоридов, которые удаляются.

      Опреснение
      © Ирина Белоуса/FotoliaAlastair Grant/AP

      По мере обострения конкуренции за водные ресурсы все большее внимание уделяется водам, которые широко доступны, но непригодны для использования из-за содержания в них солей. Опреснение – это процесс получения пресной воды из морской.Первый наземный завод по опреснению морской воды был построен в Кувейте в 1949 году. С тех пор стоимость опреснения существенно снизилась благодаря строительству более крупных заводов и использованию улучшенных материалов и процессов на отдельных заводах. К началу 21 века в мире насчитывалось более 18 000 опреснительных установок, обеспечивающих опреснением воды более 300 миллионов человек.

      Существует несколько различных способов удаления соли из соленой воды. Дистилляция является наиболее широко используемым процессом.Процесс дистилляции включает в себя нагрев морской воды до тех пор, пока пресная вода не испарится, оставив твердые соли. Затем пресная вода получается путем конденсации пара пресной воды. При мгновенном испарении нагретая морская вода распыляется в резервуар, содержащий воздух под пониженным давлением. Поскольку жидкости кипят при все более низких температурах по мере снижения давления на них, требуется меньше тепла и, следовательно, меньше топлива.

      Мембранные процессы обессоливания используются в основном на Ближнем Востоке, где производится около половины опресненной воды в мире.Один мембранный процесс называется обратным осмосом. В этом процессе соленая вода нагнетается под давлением на мембрану. Пресная вода проходит через мембрану, а концентрированные минеральные соли остаются. ( См. также Коммунальное хозяйство; мелиорация; гидроэнергетика.)

      Распределение

      Для распределения воды из водопроводных сооружений используются большие трубы, называемые магистральными. Они несут воду под землей во все части города или поселка. Распределительные трубы изготавливаются из чугуна, ковкого чугуна, стали или бетона; Металлические трубы часто покрывают для защиты от коррозии.Небольшие трубы или инженерные сети, по которым вода поступает к потребителям, могут быть изготовлены из меди или прочного пластика. Поскольку свинец даже в очень малых количествах вреден для человека, особенно для детей, его использование в соединениях труб в настоящее время запрещено во многих местах ( см. отравление свинцом). Пожарные краны вдоль улиц питаются трубами от сети.

      Городская или частная компания по водоснабжению должна обеспечить способ подачи воды по магистралям к зданиям. Город может разместить резервуар на холме или на вершине высокой башни и закачать в него воду.Вода в баке сбрасывается в сеть, стекая вниз под действием силы тяжести. Большая высота и вес воды, находящейся в баке, создает давление в магистрали. Это действие подает воду в пожарные гидранты и во все краны ниже резервуара или башни. ( См. также насос и компрессор .)

      Водопроводные сооружения подают воду в водопроводную сеть под давлением от 30 до 100 фунтов на квадратный дюйм (от 2 до 7 килограммов на квадратный сантиметр). Это давление доставляет воду ко многим зданиям без дальнейшей перекачки.

      Вода для удаления отходов

      Система водоснабжения также должна удалять отходы из домов и предприятий. Огромные трубы и коллекторы, частично заполненные водой, транспортируют эти отходы и сбрасывают их далеко от водозаборов. Перед захоронением отходы также обычно обрабатываются для удаления ядовитых веществ.

      Канализация также отводит ливневые воды для предотвращения затопления улиц и домов. Воду в канализацию редко откачивают, потому что отходы часто бывают настолько объемными, что забивают насосы.Вместо этого канализационные трубы прокладывают под таким углом, чтобы канализационные воды самотеком стекали вниз к выпускному отверстию.

      Ранние системы водоснабжения и распределения

      Кочевники доисторических времен странствовали в поисках хороших водопоев и зеленых пастбищ. Они разбили свои лагеря у воды и двинулись дальше, когда близлежащие пастбища истощились. В пустынях, таких как Сахара, они селились возле оазисов, надежных источников воды. Кочевники сегодня живут примерно так же. Реки или озера, вероятно, были первым постоянным источником воды для человечества.Небольшие деревни возвышались у воды, и люди черпали воду полыми раковинами, черепами животных или кожаными сумками.

      Люди узнали, что когда небольшие пруды и ручьи высыхают, часть воды остается под дном, и до нее можно добраться, выкопав неглубокие ямы. Более глубокие скважины, достигавшие более стабильного уровня грунтовых вод, привели к созданию постоянных колодцев.

      Со временем люди научились перекрывать ручьи плотинами, образуя резервуары, обеспечивающие постоянное водоснабжение. Многие из первых городов мира построили открытые резервуары для сбора и хранения дождевой воды.Когда поверхностных вод стало мало, люди использовали накопленную дождевую воду.

      © Карел Галлас/Shutterstock.com

      По мере того как население первых городов росло, водоснабжение становилось недостаточным. В Египте, Ассирии и Вавилонии рыли открытые каналы для подачи речной воды в города. Когда города подвергались нападениям, они часто падали из-за того, что их запасы воды заканчивались. В 7 веке до н.э. правитель греческого острова Самос приказал прорыть туннель через гору для подачи воды в его город-крепость.По тем временам это было огромным инженерным достижением. Во многих ранних городах была развита система акведуков, а Рим прославился своими обширными и хорошо построенными акведуками. Когда-то в Риме было 11 крупных кирпичных или каменных акведуков для снабжения городских фонтанов, общественных бань и общественных зданий.

      В Средние века многие системы водоснабжения Европы, изначально построенные римлянами, пришли в упадок. Водоснабжение города было ограниченным и часто загрязненным. Такая вода часто была причиной брюшного тифа, дизентерии и холеры.В 1550 году житель Парижа, Франция, мог рассчитывать только на 1 кварту (0,9 литра) воды в день. К 17:00 запас увеличился, но только до 2,5 кварт (2,4 литра) на человека в день.

      Историки считают, что первые современные водопроводные сооружения были построены в Лондоне, Англия, в 1582 году. В этой системе насосы наполняли резервуар, а сила тяжести нагнетала воду по деревянным магистральным трубам. Позже, в 1613 году, водопроводная компания Нью-Ривер доставила в Лондон воду из различных источников, расположенных за пределами города. Первые частные гидротехнические сооружения в Америке были построены в Бостоне, штат Массачусетс, в 1652 году.

      Ранние системы распределения использовали полые бревна в качестве магистралей. Конический конец одного бревна входит в полый конец следующего. Эти ранние гидротехнические сооружения перекачивали воду только часть дня. Давление было настолько низким, что вода не могла подняться выше первых этажей домов. Застоявшаяся вода может просочиться в водопровод и загрязнить подачу. К 1800 году железные трубы заменили деревянные. Изобретение паровой машины и ее применение в водяных насосах принесли большие улучшения. Сегодня гигантские насосы на гидротехнических сооружениях приводятся в действие электричеством или турбинами.

      Сохранение

      В отличие от многих мировых природных ресурсов, вода является возобновляемым ресурсом ( см. осадки). Однако жизненно важно, чтобы люди экономили воду и помогали поддерживать качество воды, отказываясь от методов, которые загрязняют и загрязняют водоснабжение быстрее, чем оно может пополниться.

      В то время как некоторые районы, такие как штаты США и канадские провинции, граничащие с Великими озерами, имеют достаточно воды, другие районы должны зависеть от рек, небольших озер и колодцев.Проблема получения достаточного количества воды является серьезной во многих частях мира. Например, во многих районах продолжительное сухое лето и короткие сезоны сильных дождей или снега. Поверхностный сток, возникающий в результате этих проливных дождей или снегопадов, затопляет реки, и инженеры должны ускорить сток в море, чтобы предотвратить широкомасштабный ущерб ( см. борьба с наводнениями).

      Британская энциклопедия, Inc.

      Недостаточно очищенные сточные воды, сельскохозяйственные стоки и промышленные отходы, попадающие в водоемы, снижают качество воды.Радиоактивные вещества в воде из промышленных или исследовательских центров испускают потенциально вредное излучение. Такие продукты, как моющие средства, искусственные удобрения и инсектициды, могут стать загрязнителями при попадании в системы водоснабжения. Повышение эффективности заводов по переработке отходов и разработка относительно безопасных для окружающей среды продуктов, таких как биоразлагаемые моющие средства, могут способствовать устранению этих загрязняющих веществ. Чтобы помочь проектам по борьбе с загрязнением воды в Соединенных Штатах, Конгресс принял Закон о безопасной питьевой воде в 1974 году и внес в него поправки в 1986 и 1996 годах.

      © Эфинфото/Фотолия

      Частные лица, предприятия и правительства могут помочь сохранить воду. Эта цель может быть достигнута с помощью простых личных изменений и более сложных муниципальных действий. Способы экономии воды включают сокращение водопотребления, переработку так называемых бытовых сточных вод и использование систем сбора дождевой воды. Сократить потребление воды можно разными способами, включая ремонт протекающих кранов, использование водосберегающих насадок для душа и ограничение времени принятия душа, а также озеленение с помощью засухоустойчивых растений.Серая вода — сточные воды из раковин в ванных комнатах, душевых, ванн и стиральных машин — можно очищать и использовать для действий, не связанных с употреблением алкоголя, таких как полив растений. Сбор дождевой воды — это сбор, очистка и использование дождевой воды. Системы варьируются от простых дождевых бочек до более сложных конструкций с насосами, резервуарами и системами очистки. Воду из этих систем можно использовать для орошения ландшафта, смыва туалетов, мытья автомобилей и стирки одежды, а также ее можно даже очищать для потребления человеком.

      Пересмотрено и обновлено Робертом М.Кларк

      Ред.

      Дополнительные показания

      Бейнс, Джон. Вода (Thomson Learning, 1993). Блюфорд, Дж. Р. и другие. Круговорот воды: дар Земли (Math Science Nucleus, 1992). Кэмпбелл, Стью. Домашнее водоснабжение: как найти, отфильтровать, хранить и сохранить (Story Communications, 1983). В ролях, C.V. Откуда берется вода? (Бэрронс, 1992). Черемисинов, П.Н. Управление водными ресурсами и водоснабжение (Прентис, 1993 г.).Кларк, Робин. Вода: Международный кризис (MIT Press, 1993). Девоншир, Хилари и Клайн, Марджори, ред. Вода (Уоттс, 1992). Глейк, П.Х., изд. Вода в условиях кризиса: Путеводитель по мировым ресурсам пресной воды (Oxford Science Publications, 1993). Грин, Кэрол. Забота о нашей воде (Enslow, 1991). Лидз, Джейн. Вода по замыслу (Абрамс, 1994). Мерфи, Брайан. Эксперимент с водой (Лернер, 1991). Скрути, Клинт. От дождя к плотинам: проекты с водой (Уоттс, 1990). Уолдботт Г.Л. и др. Фторирование: великая дилемма (Coronado Press, 1991).

      Калькулятор температуры кипения

      Калькулятор температуры кипения
      эфир, гексаны, сероуглерод,
      метиленхлорид
      ацетон, бензол, ацетонитрил,
      бром, хлороформ, циклогексан,
      этилацетат, триэтиламин
      диоксан, метанол, этанол
      азотная кислота, нитрометан
      пиридин, оксихлорид фосфора
      вода, бутанолы, пропанолы
      анилин, толуол, бромоформ
      диметилформамид
      ДМСО, нитробензол, октанолы,
      серная кислота
      ртуть, формамид, гликоль
      высокомолекулярные или высококипящие
      соединения

      Использование калькулятора

      Предположим, вы собираетесь проводить перегонку при пониженном давлении.Ты знайте, что ваше вещество кипит при 89°C под давлением 1 торр. К сожалению, ваша помпа не может работать так низко. Это может только достичь 5 торр вакуума. Какова будет точка кипения вашего соединения под этим давлением? Калькулятор может помочь. Обычно три корпусов можно выделить:

      1. Вы знаете только одно значение температуры кипения для вашего вещество. В этом случае просто заполните два верхних поля со значениями, которые вы знаете. Теперь вы можете примерно оценить его температуру кипения.Возьмем, к примеру, воду. Введите 760 (миллиметров ртутного столба, или 1013 гПа – единицы измерения не имеет значения) как значение давления и 100 как температура кипения. Теперь можно рассчитать его температуру кипения при любом давлении. Введите 15 в второе левое поле и 18 появится во втором правом поле. Это ответ. Вода кипит при 18°C при 15 мм ртутного столба. Просто, не так ли? Вы можете сделать обратное расчет тоже. Вы хотите знать, какое давление необходимо, чтобы сделать воду кипятить при 50°С. Введите 50 во втором правом поле и результат (89) будет отображаться.

      2. Если вы знаете теплоту испарения вашего вещества , вы можете введите его в соответствующее поле. Это должно помочь получить более точные результаты. Если вы не знаете теплоту испарения, нажмите кнопку ВЫБОР и попробуйте выберите ваше (или похожее) соединение из списка.

      3. Вы знаете не менее двух температур кипения при двух разных давлениях. значения. Иногда их можно найти в журнале или в таблицах. Ты повезло тогда. Нажмите кнопку КАЛИБРОВКА и заполните форма.Теплота испарения вашего вещества будет рассчитана, когда вы ПРИНИМАЕТЕ эти данные. Это означает, что вы можете получить очень точные результаты сейчас. Возьмем, к примеру, кротоновую кислоту: она кипит при 185°C при 760°С. мм рт.ст. (атмосферное давление) и при 80°C ниже 10 мм рт.ст. Введите эти данные в форму калибровки и принять их. Теплота испарения будет рассчитано и отображено (55,5 кДж/моль). Вы можете оценить температуру кипения кротоновой кислоты довольно точно сейчас.





      АДВАМАКС.COM — Расширенные стандартные блоки

      Нормальная точка кипения – обзор

      13.09.2.1 Введение в ионные жидкости

      Согласно действующему соглашению, соль, которая плавится при температуре ниже нормальной температуры кипения воды, известна как ионная жидкость (ИЖ) или одним из многих синонимов, включая расплав соли при низкой/температуре окружающей среды/комнатной температуре, ионную жидкость, жидкую органическую соль, расплавленную соль и неотерический растворитель ( 80 ). ИЖ привлекли значительное внимание для широкого спектра применений, среди прочего, в реакциях катализа, электрохимии, науке о разделении, химии полимеров, составлении фармацевтических препаратов ( 81 , 82 ).Читателю предлагается ознакомиться с несколькими обзорами, доступными в литературе, чтобы получить более широкое представление об этом вопросе. Например, Hapiot и Lagrost ( 83 ) и Buzzeo et al. ( 84 ) сосредоточился на электрохимической реакционной способности ИЖ и их свойствах в связи с фундаментальными электрохимическими исследованиями. Макфарлейн и его коллеги обсудили химию ИЖ и то, как это влияет на их физико-химические свойства ( 80 , 85 ). Вей и Иваска ( 86 ) обсудили применение ИЖ в электрохимических сенсорах.Эрдменгер и др. ( 87 ) описали использование ИЖ для контроля реакций полимеризации, а Armand et al. ( 88 ) обрисовал будущие тенденции использования и приложений IL.

      ИЖ обычно характеризуются объемистым несимметричным катионом в сочетании с плохо координирующим анионом, что препятствует плотной упаковке ионной решетки ( 89 ), и, следовательно, температура плавления резко снижается по сравнению с обычными солями ( 90 ).ИЖ можно разделить на семь различных семейств на основе ионной структуры ( 91 ), а типичные катионы показаны на рис. 2. Их свойства сильно зависят от комбинации катион-анион ( 83 ) и в этом смысле можно рассматривать как «дизайнерский» или «настраиваемый» ( 92 ), поскольку полярность, вязкость, термическая стабильность, электропроводность и растворяющая способность могут быть адаптированы путем продуманного выбора катионов и анионов ( 85 , 93 ). Различия в свойствах солей, даже с общим катионом, но разными анионами, разительны.Например, гексафторфосфат бутилметилимидазолия [C 4 mim][PF 6 ] не смешивается с водой, тогда как тетрафторборат бутилметилимидазолия [C 4 mim][BF 4 ] растворим в воде ( 434 911).

      Рис. 2. Распространенные катионы, используемые для получения ИЖ. Популярные боковые цепи включают CH 3 (Me), C 2 H 5 (Et), n -C 3 H 7 (Pr), n 2 0 3

      3 -C 49023 9

      (бу), N -C 6 H 13 (Hex), N -C 8 H 17 (OCT), N -C 10 H 21 (Dec), n -C 16 H 33 (Hexde), CH 2 (OH)CH 2 (HydroPr), CH 3 OCH 2 (Me), CH ОС 2 Н 4 (MeOEt).Наиболее часто используемые анионы BF 4 — , CF 3 BF 3 , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N N , PF 6 , (CN) 2 N , (CN) , (CN) 3 N , SCN , CL , BR , EtSO 3 , NO 3 , H 2 PO 4 .

      Адаптировано из ссылки Torimoto, T.; Цуда, Т .; Окадзаки, К.; Кувабата, С. Adv. Матер. 2010 , 22 , 1196–1221.

      Есть несколько причин считать ИЖ особенно привлекательными для разработки биосенсоров. Например, существование наномасштабных структурных неоднородностей в IL и, в частности, наличие H-связанных наноструктурных сетей с полярными и неполярными областями было связано со стабилизацией ферментов ( 95 ).Эта очень важная характеристика обсуждается более подробно в следующем разделе. Кроме того, внимание привлекли ИЖ, поскольку они предлагают хорошую среду для диспергирования углеродных нанотрубок (УНТ) ( 96 ), а примеры успешного применения композитов ИЖ-УНТ в сенсорах обсуждаются в разделе 13.09.4.3. Гибридные многостенные монолиты углеродных нанотрубок и ионогеля (из кремнеземной матрицы) демонстрируют смешанную ионную и электронную проводимость, что делает их потенциальными кандидатами в качестве электродных материалов или электронно-ионных преобразователей в ИСЭ ( 96 ).В некоторых случаях ИЖ в твердом состоянии имеют проводимость, сравнимую с жидкой фазой, например, дицианамид этиламмония, что в связи с их пластичностью делает их ценными материалами в качестве твердотельных электролитов при разработке датчиков ( 97 ). Другими часто упоминаемыми свойствами являются их низкая летучесть, высокая ионная плотность и проводимость (до 100 мСм·см 1 ), а также превосходная химическая и электрохимическая стабильность (сообщалось о потенциальных окнах до 7 В) (). 98 ).

      Стоит упомянуть некоторые недостатки ИЖ как материала для зондирования, чтобы дать читателю более широкий фон. В литературе по ИЖ часто упускается из виду их сложная химофизическая природа, которая в настоящее время не до конца изучена, что может усложнить прогнозирование и настройку их роли в сенсоре. Например, теоретические модели для описания неидеальной проводимости и поведения заряда двойного слоя еще предстоит реализовать ( 83 , 99 ). Во-вторых, проблемы могут быть связаны с их относительно высокой вязкостью, стоимостью и в некоторых случаях токсичностью ( 83 , 84 , 99 ).Например, высокая вязкость препятствует диффузии растворенных веществ и транспорту заряда ( 83 , 84 , 99 , 100 ), а ионный транспорт в ИЖ ограничен наличием в структуре каналов подходящего размера. . В-третьих, жидкая природа ИЖ является ограничивающим фактором при подготовке биосенсоров для оказания медицинской помощи из-за дополнительной степени сложности, связанной с отбором проб жидкости. В связи с этим введение ионогеля может предложить некоторые решения, как обсуждалось в разделе 13.09.5.

      Корреляции давления пара и температуры кипения (M10Q3) – UW-Madison Chemistry 103/104 Справочник

      Когда жидкость испаряется в закрытом контейнере, молекулы газа не могут выйти наружу. Поскольку эти молекулы газовой фазы перемещаются случайным образом, они будут время от времени сталкиваться с поверхностью конденсированной фазы, и в некоторых случаях эти столкновения приведут к повторному попаданию молекул в конденсированную фазу. Переход из газовой фазы в жидкую называется конденсацией .Когда скорость конденсации становится равной скорости испарения , ни количество жидкости, ни количество пара в контейнере не меняется. Тогда говорят, что пар в сосуде находится в равновесии с жидкостью . Имейте в виду, что это не статическая ситуация, так как происходит постоянный обмен молекулами между конденсированной и газообразной фазами. Таков пример динамического равновесия , состояния системы, в которой противоположные процессы (например, парообразование и конденсация) протекают с одинаковыми скоростями.Давление, оказываемое паром, находящимся в равновесии с жидкостью в закрытом сосуде при данной температуре, называется давлением пара жидкости (или равновесным давлением пара). Площадь поверхности жидкости, соприкасающейся с паром, и размер сосуда не влияют на давление пара, но влияют на время, необходимое для достижения равновесия. Мы можем измерить давление паров жидкости, поместив образец в закрытый контейнер, как показано на рисунке 1, и используя манометр для измерения увеличения давления, вызванного паром, находящимся в равновесии с конденсированной фазой.

      Химическая идентичность молекул в жидкости определяет типы (и силы) возможных межмолекулярных притяжений; следовательно, разные вещества будут иметь разное равновесное давление паров. Относительно сильные межмолекулярные силы притяжения препятствуют испарению, а также способствуют «повторному захвату» молекул газовой фазы, когда они сталкиваются с поверхностью жидкости, что приводит к относительно низкому давлению пара. Слабое межмолекулярное притяжение представляет собой меньший барьер для испарения и снижает вероятность повторного захвата газа, что приводит к относительно высокому давлению пара.Следующий пример иллюстрирует эту зависимость давления паров от сил межмолекулярного притяжения.

      Пример 1

      Объяснение давления пара с точки зрения IMF
      Учитывая показанные структурные формулы для этих четырех соединений, объясните их относительное давление пара с точки зрения типов и степени IMF:

      Решение
      Диэтиловый эфир имеет очень маленький диполь, и большая часть его межмолекулярного притяжения обусловлена ​​лондонскими силами. Хотя эта молекула самая крупная из четырех рассматриваемых, ее ММП самые слабые и, как следствие, ее молекулы легче всего покидают жидкость.Он также имеет самое высокое давление пара. Из-за своего меньшего размера этанол проявляет более слабые дисперсионные силы, чем диэтиловый эфир. Однако этанол способен образовывать водородные связи и, следовательно, демонстрирует более сильные общие IMF, что означает, что меньшее количество молекул выходит из жидкости при любой заданной температуре, и поэтому этанол имеет более низкое давление паров, чем диэтиловый эфир. Вода намного меньше, чем любое из предыдущих веществ, и проявляет более слабые дисперсионные силы, но ее обширные водородные связи обеспечивают более сильное межмолекулярное притяжение, меньшее количество молекул покидает жидкость и более низкое давление паров, чем у диэтилового эфира или этанола.Этиленгликоль имеет две группы -OH, поэтому, как и вода, он имеет обширные водородные связи. Он намного больше воды и, следовательно, испытывает большие лондонские силы. Его общие IMF являются самыми большими из этих четырех веществ, что означает, что его скорость испарения будет самой медленной и, следовательно, его давление паров будет самым низким.

      Проверьте свои знания
      При 20 °C в этой таблице приведены значения давления паров некоторых спиртов. Объясните эти давления паров с точки зрения типов и степени IMF для этих спиртов:

      Соединение метанол CH 3 OH этанол C 2 H 5 OH пропанол C 3 H 7 OH бутанол C 4 H 9 OH
      Давление паров при 20 °C 11.9 кПа 5,95 кПа 2,67 кПа 0,56 кПа
      Таблица 1.

      Ответ:

      Все эти соединения имеют водородные связи; молекулам трудно преодолеть эти сильные IMF, поэтому давление паров относительно низкое. По мере увеличения размера молекулы от метанола до бутанола дисперсионные силы увеличиваются, а это означает, что давление паров уменьшается, как наблюдается:

      P метанол > P этанол > P пропанол > P бутанол .

      При повышении температуры давление паров жидкости также увеличивается из-за увеличения средней КЭ ее молекул. Напомним, что при любой заданной температуре молекулы вещества испытывают диапазон кинетических энергий, при этом определенная доля молекул обладает достаточной энергией, чтобы преодолеть ЭМП и выйти из жидкости (испариться). При более высокой температуре большая доля молекул имеет достаточную энергию для выхода из жидкости, как показано на рис. 2. Вылет большего количества молекул в единицу времени и большая средняя скорость вылетающих молекул вносят свой вклад в более высокое содержание пара. давление.

      Ключевые физические переменные в океане: температура, соленость и плотность

      Соленость — это мера «солености» морской воды, или, точнее, количество растворенного вещества в морской воде. С точки зрения эксплуатации растворенное вещество — это то, что остается после прохождения морской воды через фильтр очень тонкой очистки для удаления твердых частиц. Исторически использовался фильтр из стекловолокна с номинальным размером пор 0,45 мкм. В последнее время стандартными стали фильтры с размером пор 0,2 мкм, так как фильтры с таким размером пор будут улавливать мельчайшие бактерии.

      Однако история понятия солености и его различных определений (которые менялись с течением времени) — это длинная и сложная история, восходящая к концу 19 века. История сложная по двум причинам. Во-первых, любое полезное определение солености содержит некоторые приближения. Эти приближения необходимы, поскольку растворенные вещества в морской воде представляют собой сложную смесь практически всех известных элементов, и невозможно измерить полный состав каждой пробы воды.Во-вторых, тонкие технические детали этих приближений, которые претерпевали изменения по мере того, как о морской воде узнавали больше, очень важны на практике. Эти детали важны, поскольку требуемая точность измерения солености, необходимая для понимания общей циркуляции океана, чрезвычайно высока (около ±0,006%, см. Таблицу 1), так что даже небольшие изменения числовых значений могут иметь серьезные последствия при неправильной интерпретации.

      Наиболее полезные определения солености основаны на хорошо известном факте, что относительные соотношения большинства важных компонентов морской воды в океане приблизительно постоянны (принцип постоянных пропорций).Следовательно, практические, но приблизительные измерения общего содержания растворенных веществ могут быть найдены путем масштабирования измерений одного свойства.

      Первоначально наиболее удобным для измерения свойством была концентрация хлора или галогенид-иона (в основном Cl и Br ). Хлорность измеряли с помощью простого химического титрования, а затем преобразовывали в меру солености с помощью простой линейной функции. Такая соленость часто может быть обозначена добавленной единицей ppt или символом ‰.

      Однако почти все современные оценки солености основаны на измерениях электропроводности (или, с высокой точностью, на измерениях отношения электропроводности образца морской воды к электропроводности специального эталонного материала, называемого IAPSO Standard Seawater). Поскольку электропроводность морской воды также сильно зависит от температуры и слабо зависит от давления, при таком подходе также необходимо измерять температуру и давление. Преобразование измеренных температуры, давления и электропроводности в соленость является сложным и нелинейным.С начала 1980-х годов океанографы использовали расчетное значение, официально называемое практической соленостью (обозначаемое как S P ), в качестве показателя истинной солености. Практическая соленость определяется как функция температуры, давления и проводимости по другому стандарту, Практической шкале солености 1978 года (или PSS-78). Когда океанографы используют слово соленость , они часто имеют в виду практическую соленость, хотя во избежание двусмысленности лучше использовать полное название.

      Важно подчеркнуть, что практическая соленость не имеет единиц измерения.Этот факт, сбивающий с толку неспециалистов, связан с техническими проблемами, которые не позволили дать абсолютное определение при построении ПСС-78. Иногда с этим отсутствием единиц неудобно обращаться, добавляя аббревиатуру PSU (практические единицы солености) к числовому значению, хотя это формально неверно и настоятельно не рекомендуется. Практическая соленость численно меньше примерно на 0,5%, чем массовая доля растворенного вещества, когда эта массовая доля выражается в граммах растворенного вещества на килограмм морской воды.Однако практическая соленость была определена как разумно сопоставимая с числовыми значениями солености на основе хлора, чтобы сохранить историческую преемственность.

      Специальный эталонный материал, используемый для калибровки приборов для измерения солености, IAPSO Standard Seawater, производится одной компанией (Ocean Scientific International Ltd., Великобритания) и создается с использованием морской воды, полученной из определенного региона Северной Атлантики. Хотя использование стандартной морской воды для определения практической солености было обычным делом в течение многих лет, зависимость измерений практической солености от физического артефакта, который, как известно, ухудшается с возрастом, приводит к ряду технических проблем, особенно с точки зрения долговременной стабильности и взаимосопоставимость высокоточных измерений океана.

      Новый стандарт морской воды TEOS-10 определяет улучшенную меру солености, называемую абсолютной соленостью (обозначается S A ). Это новое определение включает в себя несколько функций, предназначенных для устранения технических трудностей, описанных выше, и обеспечивает наилучшую доступную оценку массовой доли растворенного вещества. Обычно это связано с присоединенной единицей г/кг.

      Во-первых, определение солености больше не основывается на свойствах стандартной морской воды IAPSO.Вместо этого в ТЭОС-10 используются наилучшие оценки концентраций важных неорганических компонентов стандартной морской воды для точного определения искусственной морской воды с эталонным составом (таблица 2). По практическим и историческим причинам определение эталонного состава игнорирует растворенные органические вещества, а также большинство газов, хотя в остальном оно включает наиболее важные компоненты реальной морской воды с низким содержанием питательных веществ.
      Эталонный состав ммоль/кг мг/кг
      Na + 468.9675
      10781.45
      мг 2+ 52.8170
      1283,72
      Ca 2+ 10.2820
      412.08
      К + 10.2077
      399.10
      Ср 2+ 0.0907
      7,94
      Кл 545.8695
      19352.71
      СО 4 2- 28.2353
      2712.35
      Бр 0,8421
      67.29
      Ф 0.0683
      1.30
      ОХС 3 1.7178
      104.81
      CO 3 2- 0,2389
      14.34
      Б(ОН) 3 0,3143
      19.43
      Б(ОН) 4 0.1008
      7,94
      СО 2 0,0097
      0,43
      ОН 0,0080
      0,14
      Наблюдаемые изменения в реальной морской воде
      О 2 0 — 0.3
      0–10
      2 0,4
      14
      Si(ОН) 4 0 — 0,17
      0–16
      3 0 — 0,04
      0 — 2
      Заказ на поставку 4 0 — 0.003
      0 — 0,2
      ΔСа + 0 — 0,1
      0 — 4
      ΔHCO 3 0 — 0,3
      0–20
      Растворенное органическое вещество (РОВ)
      0 — 2
      Таблица 2. Ссылка Состав морской воды с S P ≡ 35,000 и S R ≡ 35,16504 г/кг. Концентрации в морской воде более высокой или более низкой солености можно найти приблизительно путем масштабирования всех значений в большую или меньшую сторону на один и тот же коэффициент. Единицы концентрации указаны на килограмм морской воды. Настоящая морская вода содержит дополнительные компоненты, не включенные в эталонную композицию, но концентрации которых (и их вариации) могут превышать 1 мг/кг.Концентрации этих компонентов не увеличиваются и не уменьшаются с засолением, а в значительной степени контролируются биогеохимическими процессами.

      Затем определяется числовая эталонная соленость (обозначается S R ), представляющая массовую долю растворенного вещества в морской воде этого эталонного состава. Эталонная соленость выражается в граммах растворенного вещества на килограмм морской воды и определяется численно путем умножения концентраций различных компонентов эталонной композиции на их атомные массы с последующим суммированием.Говорят, что соленость, определенная таким образом, соответствует шкале солености эталонного состава. Обратите внимание, что неопределенность самих атомных весов вносит в это определение неопределенность около 1 мг/кг.

      Стандартная морская вода теперь рассматривается как физический артефакт, который приближается к эталонному составу морской воды. Затем конкретному образцу стандартной морской воды присваивается эталонная соленость по шкале солености эталонного состава. Эта эталонная соленость численно отличается от практической солености образца (рис. 1b), но ее можно получить из практической солености на основе электропроводности с помощью простого масштабирования.Однако эталонную соленость также можно оценить с помощью других подходов (например, путем прямых измерений плотности и обращения уравнения состояния ТЭОС-10).

      Хотя определение эталонного состава обеспечивает стандарт для определения солености стандартной морской воды, при рассмотрении реальных морских вод возникает дополнительная проблема. Это связано с тем, что относительный химический состав морской воды на самом деле немного отличается в разных географических точках. Наиболее важные изменения, происходящие в реальном океане, связаны с изменениями в углеродной системе, а также в концентрациях кальция (Ca 2+ ), нитратов макроэлементов (NO 3 ) и кремниевой кислоты (Si( ОН) 4 ) (табл. 2).На эти составляющие влияют биогеохимические процессы в океане. Они удаляются при образовании биологического материала, а возвращаются при его растворении.

      При использовании PSS-78 эти изменения относительного состава игнорируются. Однако это означает, что воды одной и той же практической солености из разных частей океана могут содержать разные массовые доли растворенных веществ. Разница может достигать 0,025 г/кг в открытом океане (рис. 1б). В прибрежных водах, где дополнительным фактором является наличие речных солей, разница может достигать 0.1 г/кг. Различия такого размера более чем на порядок превышают точность, с которой сообщается соленость (табл. 1).

      В соответствии с ТЭОС-10 эти изменения в относительном составе явно учитываются при определении абсолютной солености. Абсолютную соленость TEOS-10 можно определить, сначала измерив электропроводность, температуру и давление водной массы, как и раньше. Затем рассчитывается эталонная соленость, как если бы вода имела эталонный состав.Наконец, для учета композиционных вариаций добавляется небольшой поправочный коэффициент. Эта поправка, также известная как аномалия солености, обозначается Δ S A . Это примерно коррелирует с концентрацией макроэлементов в морской воде и является самым большим в глубокой части северной части Тихого океана, где эти концентрации максимальны.

      воздействие растворенных веществ и давления

      Понижение температуры замерзания – это снижение равновесной температуры замерзания. или температура плавления растворенных веществ в жидкой фазе.Растворенные вещества в жидкая фаза также повышает равновесную температуру кипения. Давление также влияет на температуру замерзания (немного) и температуру кипения (сильно).

      На этой странице дается простое, не математическое объяснение всех этих эффекты. Хотя явления более общие, вода дается как знакомый пример, из-за вопросов типа:

      • Что происходит с кипячением и замораживанием при добавлении растворенных веществ (например, сахара или соль) к воде?
      • Почему дороги солят, когда идет снег?
      • Как работает антифриз?
      • Как живые ткани могут выдерживать отрицательные температуры?
      • Можно ли заварить хороший чай на вершине горы?
      • Работают ли коньки, снижая температуру таяния льда?
      (Для тех, кто ищет формальное лечение, эти эффекты анализируются в стандартных курсах физики второго года обучения под рубриками фазовых равновесий и уравнения Клаузиуса-Клапейрона, которые мы здесь цитируем без вывода.)

      Почему вещества плавятся и кипят?

      Если немного упростить, температура является мерой того, сколько энергии содержится в молекулярном движении. Чтобы начать с явного примера, давайте рассмотрим воду. Когда вода молекулы достаточно холодные, у них не так много тепловой энергии, поэтому они не толкаться вокруг слишком много. Следовательно, они могут собираться вместе в очень организованная структура, называемая льдом. При достаточно высоких температурах они имеют так много энергии, что они могут избежать притяжения своих соседей.Так они образуют пар, в котором молекулы разлетаются во все стороны в очень беспорядочный путь. При средних температурах это означает, что молекулы иметь умеренное количество энергии (и если давление высокое достаточно*) они образуют жидкую воду. Здесь у молекул достаточно энергии передвигаться, но недостаточно, чтобы полностью сбежать от соседей. Молекулы в жидкой воде более упорядочены, чем в паре, но менее упорядочены. чем лед.(На примере порядка в жидкости можно заметить, что центр каждой молекулы находится на расстоянии примерно одного молекулярного диаметра от центра его ближайших соседей.)

      Почему перемена такая внезапная? При атмосферном давлении вода плавится при 0°С и кипит при 100°С. От чего зависит температура плавления и кипения точка?

      Ответ — компромисс между молекулярной энергией (которую мы замечаем как температура) и молекулярный порядок: разница между высоко организованная структура во льду, достаточно плотная упаковка в жидкой воде и почти полная дезорганизация в паре.При 0°С и 100°С порядок эффект и энергетический эффект точно сбалансированы, поэтому лед и вода сосуществуют при 0°C, вода и пар сосуществуют при 100°C (при атмосферном давление).

        Кристаллическую структуру льда довольно трудно показать в двух плоскостях. размеры, поэтому на рисунках ниже схематично показан более простой кристаллическая, жидкая и паровая фазы. Узорчатые круги представляют упрощенно то вещество, при плавлении и испарении которого мы интересно.Цветные круги представляют собой молекулы воздуха, которые в основном азот. Черные кружки (следующее изображение) обозначают растворенные вещества. Эскизы не в масштабе.

        Эффекты растворенных веществ

      Что произойдет, если вместо чистого жидкая вода, мы кладем немного соли или сахара в воду? Другими словами, что если наша жидкая фаза является раствором? Это делает жидкое состояние менее организованы, потому что молекулы сахара или ионы соли могут свободно перемещаться почти случайно.Таким образом, молекулы жидкой воды более разупорядочены (менее регламентировано) в растворе. Лед и пар остаются нетронутыми, однако: сахар и соль почти не растворяются во льду и не испаряться около 100°С.

      Как это влияет на компромисс между молекулярной энергией и молекулярный порядок? Прирост беспорядка при испарении теперь меньше, т.к. жидкая вода в растворе более неупорядочена. Энергетический эффект – это почти не изменились, поэтому энергетический эффект теперь преобладает над чуть большей диапазон: молекулы воды в растворе должны иметь несколько больше энергия (немного более высокая температура), чтобы два эффекта были в балансе.Поэтому температура кипения раствора выше.

      И наоборот, когда мы смотрим на плавление, эффект беспорядка больше для раствор: при плавлении в раствор молекулы воды переходят из верхней порядок кристаллического льда в еще более неупорядоченное состояние, чем чистый жидкость. Поэтому эффект беспорядка может доминировать даже при более низких температурах. Так температура замерзания ниже для раствора.

      Выше я упомянул равновесные температуры замерзания и кипения.Время объяснить. Представьте себе лед, плавающий в чистой воде при температуре 0°С. Если мы добавим немного тепла, часть льда растает. Уберите немного тепла, и часть воды замерзнет. Мы называем это равновесной температурой замерзания: 0°C для воды. Однако, когда кто-то охлаждает достаточно чистую воду, она обычно охлаждается на несколько градусов ниже 0°С, мы говорим, что она переохлаждается на несколько градусов, прежде чем появится первый кристалл льда. Этот ледяной кристалл затем быстро расширяется, выделяя скрытое тепло, которое снова нагревает близлежащую воду примерно до 0°C. Подробнее о переохлаждении и перегреве ниже.

      Водный раствор имеет более высокую температуру кипения и более низкую температуру замерзания точка, чем чистая вода.

      Если раствор не слишком концентрированный, эти два эффекта примерно не зависят от растворенного вещество: молекула сахара имеет почти такой же эффект, как ион соли. Так, при условии, что вы не забываете считать каждый ион отдельно, эффект концентрации при повышении температуры кипения или понижении температуры замерзания. почти то же самое для всех малых растворенных веществ в воде.(Макромолекулы, такие как полимеры ведут себя по-разному, потому что у них много соседних растворителей молекулы и поэтому влияют на растворитель гораздо больше, чем простые растворенные вещества.)

      Антифриз. Итак, можно ожидать, что антифриз в радиатор не только предотвращает его замерзание, но и помогает предотвратить его закипание. Однако реальная ситуация сложнее: у антифриза Недостаток в том, что он не так хорошо переносит тепло, как вода.Этиленгликоль является антифризом. Соль используется для таяния снега и льда на дорогах в холодных странах, но в радиаторах не используется, т.к. вызывает коррозию и легко кристаллизуется. Сахар не используется в некоторых приложений, потому что концентрированные растворы сахара вязкие, и потому что они поддерживают ошибки. Однако многие организмы используют сахара и другие небольшие органические молекулы в качестве антифриза. См. криобиологию.

      Интересное наблюдение: концентрация растворенных веществ в крови меньше, чем в морской воде, поэтому равновесная температура замерзания крови обычно выше, чем у морской воды.Следовательно, некоторые арктические и антарктические рыбы живут при температурах ниже равновесной температуры замерзания нормальной крови. Биоантифриз в их крови — это белок, который работает иначе, чем антифриз, используемый в автомобильных радиаторах: белок антифриза связывается с замерзающими ядрами и, таким образом, позволяет крови оставаться переохлажденной.

      Эффект давления

      Обратите внимание, что выше я включил оговорку «при атмосферном давлении» несколько раз.Причина давления важно то, что в паровой фазе данное количество вещества занимает гораздо больший объем, чем в жидком состоянии. Часть энергии необходимое для испарения, оно направлено на то, чтобы «вытолкнуть воздух с дороги», чтобы освободить место для испарившегося количества. (объем выполненной работы равен произведение давления P на изменение объема ΔV. Технически там является членом PΔV в скрытой теплоте.) Таким образом, при низком давлении легче образуют паровую фазу, поэтому температура кипения ниже.Зависимость температура перехода от давления — эффект Клаузиуса-Клапейрона. (Опять же, будучи немного техническим, отметим, что этот эффект включает в себя энергию — работа, совершаемая при вытеснении воздуха, тогда как эффект растворенного вещества включает энтропия — неупорядоченность жидкой фазы.)

      Вода сильно расширяется при кипячении: один килограмм воды равен одному литру жидкой воды, а превращается примерно в 1700 литров пара при атмосферном давление.Это означает, что даже незначительное увеличение высоты может заметно снизить температуру кипения. Некоторые люди жалуются, что это влияет приготовление и даже вкус чая на высоте.

      Верно и то, что давление меняет температуру плавления. Однако, ведь объем, занимаемый килограммом жидкости, мало чем отличается от того, что занимает килограмм твердого вещества, этот эффект очень мал если давление не очень большое.Для большинства веществ замораживание точка поднимается, хотя и очень незначительно, при увеличении давления.

      Вода является одним из очень редких веществ, расширяющихся при замерзании. (вот почему лед плавает). Следовательно, его температура плавления 92 101 очень незначительно падает 92 102 при увеличении давления.

        Меня спросили: Понижает ли точка замерзания давлением объяснить низкое трение под коньком? Я пишу это в Сиднее, так что вы можете правильно догадаться, что я мало что знаю о фигурном катании, но давайте попробуем подвести итоги.Уравнение Клаузиуса-Клапейрона говорит, что отношение изменения давления к изменению удельного объема к скрытая теплота фазового перехода равна отношению изменения температура перехода в (абсолютную) температуру плавления или кипения. Его часто записывают как dP/dT = L/T*Δv. (Как мы могли бы иметь угадывается из соображений размерности, т. е. просто пишется уравнение с соответствующими параметрами, чтобы единицы измерения были правильными.)

        Вес фигуриста, скажем, 1 кН. Я не фигурист, но давайте начнем с оценки площади контакта конька со льдом, скажем, 100 мм 2 . (Это значение зависит от того, насколько далеко конек врезается в лед. Скажем, 200 мм в длину и 0,5 мм в ширину: конькобежцы, разумно ли это?) Таким образом, с этим значением давление увеличивается на (1 кН)/100 мм 90 050 2 = 10 МПа или 100 атмосфер. Килограмм воды (один литр) замерзает, чтобы дать около 1,1 литра льда, поэтому изменение удельного объема составляет примерно 10 -4 м 3 кг -1 .Скрытая теплота плавления льда 330 кДж.кг -1 . Таким образом, пропорциональное изменение по температуре (10 МПа)(10 -4 м 3 кг -1 )/(330 кДж.кг -1 ), что составляет 0,3%. Умножьте это на температуру таяния льда (273 К). и для этой области мы получаем оценку изменения температуры около 1 K = 1 °C. Итак, с этих значений расчет предполагает, что давление конька понизит температуру таяния льда примерно на 1 °С.Итак, при такой оценке площади и если бы это было причиной скользкости, льда катание на коньках было бы возможно только при температуре всего один или несколько градусов ниже точки замерзания. Судя по наблюдению, можно кататься на коньках по льду на гораздо более низкие температуры, чем это. Чтобы утверждать, что понижение точки замерзания работает при температуре, скажем, 10°C, нам понадобится площадь контакта конька около 10 мм 2 или менее. Если бы только острые кромки соприкасались со льдом, это могло бы быть возможно, но мне кажется, что это очень мало, потому что давление на лед было бы 100 МПа или 1000 атмосфер, и при таком напряжении я бы ожидал, что кромки врезаться в лед и увеличивать площадь контакта.(Опять же прошу совета по этому поводу у скейтеров, а лучше у физиков, которые тоже скейтеры.)

        Если оставить в стороне эффект Клаузиуса-Клапейрона и в условиях лишь небольшого приложенного давления, можно ожидать, что поверхность льда уже несколько скользко. На поверхности льда у молекул воды есть только возможности для водорода связи со своими соседями «с одной стороны», так сказать. Следовательно, их энергия не так низко, как в насыпном льду.Значит, в равновесии они должны иметь более высокое энтропия. Так, даже при отрицательных температурах лед должен иметь на поверхности тонкий водообразный слой, толщина, как ожидается, будет увеличиваться при температурах, близких к температуре плавления. [ ПС. Спустя несколько лет после написания этой статьи я рад сообщить, что недавнее научное исследование подтверждает идею о том, что поверхностный слой льда делает его скользким, а не понижение точки замерзания. ]

        Сопоставимый расчет изменения точки кипения немного больше. сложный.Скрытая теплота в этом случае больше (2,3 МДж -1 ), но изменение удельного объема значительно больше (обычно в несколько раз 10 -2 м 3 кг -1 ). Итак, изменения в высота может изменить температуру кипения, а подъем в гору может уменьшить его на несколько градусов.

      Когда температура кипения и температура замерзания равный? Что происходит тогда?

      Для всех веществ при понижении давления кипение температура падает гораздо быстрее, чем температура замерзания.(Для воды температура замерзания немного повышается при низком давлении.) Отсюда очевидный вопрос: являются ли температура кипения и замерзания температура всегда одинаковая?

      Да. При низком давлении 611 Па (всего 0,006 раз атмосферное давление), чистая вода кипит при 0,01 °C, а также замерзает при 0,01 °C. Комбинация условий (P, T) = (611 Па, 0,01 °C) называется тройной точкой 91 777 вода , потому что при этом давлении и температуре лед, жидкая вода и пар может сосуществовать в равновесии.Эта точка используется для определения нашей шкалы температуры: по определению, тройная точка воды находится при 273,16 К, где К – кельвин. 273,16 К = 0,01 °С

      * Это объясняет, почему выше я писал, что жидкая вода существует только в том случае, если давление достаточно высокое. При давлении ниже 611 Па только две фазы, а лед возгоняется с образованием пара напрямую, минуя через жидкую фазу. (В этом контексте обратным словом «возвышать» является а не, как можно было бы надеяться, «высмеивать».При низком давлении пар конденсируется, образуя лед.

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован.

      *

      © 2011-2022 Компания "Кондиционеры"