Кипение

Явления, происходящие в нагреваемой жидкости, интересно пронаблюдать на опыте. Для этого будем нагревать воду в открытом стеклянном сосуде (рис. 201, а). Прежде всего, обратим внимание на то, что с поверхности воды происходит испарение. Иногда даже можно заметить туман, образующийся над сосудом: водяной пар смешивается с холодным воздухом и конденсируется в виде маленьких капель. Сам пар, конечно, невидим глазом.

При дальнейшем повышении температуры мы заметим появление в воде многочисленных мелких пузырьков. Их размеры постепенно растут. Это пузырьки воздуха, который всегда бывает растворен в воде. Чем холоднее вода, тем большее количество воздуха в ней может быть растворено. Поэтому при нагревании излишек воздуха выделяется из воды в виде пузырьков. Эти пузырьки содержат не только воздух, но и водяной пар, так как вода испаряется внутрь этих пузырьков воздуха.

По мере дальнейшего нагревания воды пузырьки становятся крупнее и многочисленнее. С ростом размеров пузырьков возрастает и архимедова сила, выталкивающая их из воды, и они всплывают. В этот момент бывает слышен «шум», предшествующий обычно кипению. При определенной температуре с приближением к поверхности объем пузырьков резко возрастает. На поверхности они лопаются, и находившийся в них водяной пар выходит в атмосферу — вода кипит (рис. 201, б).

Температуру, при которой жидкость кипит, называют температурой кипения. Во время кипения температура жидкости не меняется.

Из таблицы видно, что вещества, которые в обычных условиях являются газами, при достаточном охлаждении обращаются в жидкости, кипящие при очень низкой температуре. Жидкий кислород, например, кипит под атмосферным давлением при —183 °С. Наоборот, такие вещества, которые в обычных условиях мы наблюдаем в твердом состоянии, обращаются при плавлении в жидкости, кипящие при очень высокой температуре. Например, медь кипит при 2567°С, а железо — при 2750°С.

Вопросы.

1. Какие явления наблюдаются в нагреваемой жидкости перед тем, как жидкость начинает кипеть?
2. Какие силы действуют на пузырек воздуха, наполненный паром, когда он находится внутри жидкости?
3. Что называют температурой кипения жидкости?