כולם מכירים את התמונה: יש סיר מים על הכיריים על האש. מים מקור מתחממים בהדרגה, כך שהבועות הראשונות מופיעות על פני השטח שלהם, ועד מהרה כולם רותחים בעליצות. מהו חום האידוי של המים? חלקנו זוכרים מתוכנית הלימודים בבית הספר שטמפרטורת המים בלחץ אטמוספרי טבעי לא יכולה לעלות על 100 מעלות צלזיוס. ומי שלא זוכר או לא מאמין יכול להשתמש במדחום המתאים ולוודא, תוך הקפדה על אמצעי בטיחות.
אבל איך זה יכול להיות? הרי האש עדיין בוערת מתחת למחבת, היא מוותרת על האנרגיה שלה לנוזל, ולאן היא הולכת אם היא לא מחממת את המים? תשובה: משתמשים באנרגיה כדי להפוך מים לקיטור.
לאן האנרגיה נעלמת
בחיים הרגילים, אנו רגילים לשלושת המצבים של החומר שסביבנו: מוצק, נוזלי וגזים. במצב מוצק, המולקולות מקובעות בצורה נוקשה בסריג הגביש. אבל זה לא אומר חוסר תנועה מוחלט שלהם, בכל טמפרטורה, כל עוד היא גבוהה לפחות במעלה מ-273 מעלות צלזיוס (זהו אפס מוחלט), המולקולות רוטטות. יתר על כן, משרעת הרטט תלויה בטמפרטורה. בחימום מועברת אנרגיהחלקיקים של חומר, והתנועות הכאוטיות הללו נעשות אינטנסיביות יותר, ואז מגיעות לכוח כזה ברגע מסוים שהמולקולות עוזבות את קיני הסריג - החומר הופך לנוזל.
במצב נוזלי, המולקולות קשורות זו לזו בכוח המשיכה, למרות שהן אינן מקובעות בנקודה מסוימת במרחב. עם הצטברות נוספת של חום על ידי החומר, התנודות הכאוטיות של חלק מהמולקולות הופכות כל כך גדולות עד שכוח המשיכה של המולקולות זו לזו מתגבר, והן מתעופפות זו מזו. הטמפרטורה של החומר מפסיקה לעלות, כל האנרגיה מועברת כעת למנות החלקיקים הבאות והבאות, וכך, צעד אחר צעד, כל המים מהמחבת ממלאים את המטבח בצורה של אדים.
כל חומר דורש כמות מסוימת של אנרגיה כדי לבצע תהליך זה. חום האידוי של מים, כמו נוזלים אחרים, הוא סופי ויש לו ערכים ספציפיים.
באיזה יחידות נמדדת
כל אנרגיה (אפילו תנועה, אפילו חום) נמדדת בג'אול. ג'ול (J) נקרא על שמו של המדען המפורסם ג'יימס ג'ול. מבחינה מספרית, ניתן לקבל אנרגיה של 1 J אם גוף מסוים נדחף למרחק של מטר בכוח של 1 ניוטון.
בעבר, כדי למדוד חום, הם השתמשו במושג כמו "קלוריה". האמינו שחום הוא חומר פיזי כזה שיכול לזרום פנימה או החוצה מכל גוף. ככל שזה "דלף" יותר לגוף הפיזי, כך הוא חם יותר. בספרי לימוד ישנים אתה עדיין יכול למצוא את הכמות הפיזית הזו. אבל לא קשה להמיר אותו לג'אול, מספיק להכפיל ב-4,19.
האנרגיה הדרושה להמרת נוזלים לגזים נקראת חום האידוי הספציפי. אבל איך לחשב את זה? זה דבר אחד להפוך מבחנה של מים לקיטור, ודבר אחר להפוך מיכל מנוע קיטור של ספינה ענקית.
לכן, למשל, עבור H2O, בהנדסת חום הם פועלים עם המושג "חום ספציפי של אידוי של מים" (J / kg - יחידת מדידה). ומילת המפתח כאן היא "ספציפית". זה נחשב לכמות האנרגיה הדרושה כדי להפוך 1 ק"ג של חומר נוזלי לאדים.
הערך מצוין באות הלטינית L. הערך נמדד בג'אול לכל ק ג.
כמה אנרגיה דורשים מים
החום הסגולי של אידוי של מים נמדד באופן הבא: כמות N נמזגת לתוך המיכל, מביאה לרתיחה. האנרגיה המושקעת על אידוי של ליטר מים תהיה הערך הרצוי.
מדודים מהו החום הספציפי של אידוי מים, המדענים הופתעו מעט. כדי להפוך לגז, מים דורשים יותר אנרגיה מכל הנוזלים הנפוצים בכדור הארץ: כל קו האלכוהולים, הגזים הנוזליים, ואפילו יותר ממתכות כמו כספית ועופרת.
אז, חום האידוי של המים התברר כ-2.26 mJ/kg. לשם השוואה:
- עבור כספית - 0.282 mJ/kg;
- יש 0.855 mJ/kg.
לעופרת
מה אם זה הפוך?
מה קורה אם הופכים את התהליך, גורמים לנוזל להתעבות? שום דבר מיוחד, יש אישור לחוק שימור האנרגיה: כאשר מעבים אחדשל קילוגרם נוזל מהקיטור, משתחררת בדיוק אותה כמות חום כמו שצריך כדי להפוך אותו בחזרה לאדים. לכן, המונח "חום ספציפי של אידוי ועיבוי" נמצא לעתים קרובות יותר בטבלאות ייחוס.
אגב, העובדה שחום נספג במהלך האידוי משמשת בהצלחה במכשירי חשמל ביתיים ותעשייתיים ליצירת קור מלאכותי.
