Особистий інструметарій
Ви знаходитеся тут: Головна Задачі Цікаві задачі Як закип'ятити воду в невагомості?
Google Search
Додайте свій запит для пошуку тільки на сайтах з шкільної фізики.
Долучитися до покращення цього пошуку можна тут.
Google Groups
Підписатися на розсилання групи "Шкільна фізика"?
Додайте свій email:
Visit this group

formula.co.ua – математика для школи Світ українського! Українське кіно, музика, кліпи та програми.

 

Як закип'ятити воду в невагомості?

kipinnya3.jpg

Для початку згадаємо, що відбувається з водою у звичайних умовах.

Візьмемо воду при кімнатній температурі і будемо спостерігати за її нагріванням, а потім кипінням.

Майже відразу ми побачимо потоки води, що підіймаються вгору від дна посудини (щоб краще роздивитися можна крапнути у воду фарби). Чому це відбувається і чи суттєве це явище?

Перш за все розігрівається дно посудини (або електричний нагрівник), біля них внаслідок теплопровідності розігрівається тоненький шар води. Розігрівається, збільшується в об'ємі, врівноваженість тиску інших шарів води порушується і розігріта частина води спливає. На місце розігрітої води опускається холодна. Тобто відбувається конвекція.

Тепер розглянемо це в невагомості: ваги немає, тиску води немає, шар води внаслідок теплопровідності розігріється, але спливати не буде. Тоді вода може розігріватися тільки внаслідок теплопровідності, а вона у води дуже маленька (можна взяти пробірку з водою за нижню частину прямо руками і закип'ятити воду у верхній частині). В невагомості для прискорення нагрівання доведеться штучно розмішувати воду.

Знову повертаємося до кипіння у звичайних умовах. Тут доречна цитата: 

"Кипіння - процес утворення пари не тільки на поверхні рідини, а і в її об'ємі. У рідині завжди містяться бульбашки розчиненого в ній газу, вони заповнені насиченою парою. За звичайної температури тиск насиченої пари бульбашок набагато менший від зовнішнього тиску, тому ці бульбашки сплюснуті і мають мікроскопічні розміри:

pатм + rgh + p кр > pнас,

де pатм - атмосферний тиск; rgh - гідростатичний тиск рідини; pкр - тиск, зумовлений кривизною поверхні бульбашки (тиск Лапласа).

З підвищенням температури тиск насиченої пари в бульбашці зростає (p = nkT). За деякої граничної температури для кожної рідини, яку називають температурою кипіння, тиск пари всередині бульбашок переважає зовнішній, внаслідок чого бульбашки збільшуються в об'ємі і під дією сили Архімеда спливають на поверхню та лопаються (рис.3.3.4). На місці цих бульбашок утворюються інші, і вся рідина закипає. Кипіння починається вже при температурі, що відповідає рівності pнас = pзовн. Чим більший зовнішній тиск, тим вищою буде температура кипіння і навпаки. Кожна рідина має свою температуру кипіння, яка залежить від тиску насиченої пари. Чим більший тиск насиченої пари, тим менша температура кипіння. Чим менший тиск насиченої пари, тим більша температура кипіння." (джерело тут)

Що ж в невагомості? Як вже з'ясували сили Архімеда там не буде, тому і описаної вище "автоматичної" появи бульбашок теж не буде.

Висновок: в невагомості при постійному розмішуванні води її можна довести до температури 100 за Цельсієм, але кипіння при цьому спостерігатися не буде.

 

Знайшов відео на якому демонструється виникнення конвекції у рідині в невагомості. Але тут нагрівання відбувається з поверхні води.

Додаткові послуги

Безкоштовно! Курс "Світлові явища" для 7 класу

Безкоштовний хостинг україномовних курсів Moodle

Консультації з курсу шкільної фізики

Заняття з репетитором

Створення електронних моделей з механіки, оптики, електрики

Використання Word та Excel

Робота в LMS Moodle

Дізнатися про це більше

 

Сайт працює на обладнанні Бердянського державного педагогічного університету

Розробка та підтримка сайту - Ігор Філоненко

Design logo Peter Beckley www.petebeckley.com