Какова плотность пара в пузырьках

Какие пузырьки образуются при кипении воды? Сначала пузырьков немного, но по мере нагревания воды начинает образовываться все больше и больше пузырьков большего размера.

Дальнейшее повышение температуры приводит к появлению еще более крупных пузырьков, которые образуются довольно часто и сразу же увеличиваются в размерах. Эта эскалация достигает пика, когда вода начинает кипеть.

Но почему вода кипит?

Но почему кипящая вода образует пузырьки? Ответ связан с химическим составом самой воды. Точнее, он связан со всеми растворенными в воде веществами, а также с характером связи между молекулами воды. Химические свойства молекул воды Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода H и одного атома кислорода O. Оба атома H ковалентно связаны с одним атомом O. Каждый элемент в природе стремится достичь состояния с минимально возможной энергией. Это состояние достигается путем потери или приобретения электронов для достижения ближайшей конфигурации инертного газа.

Иллюстрация молекулы воды Атом кислорода имеет шесть электронов в своей валентной внешней оболочке. Ближайший инертный газ, неон, имеет восемь электронов в своей валентной оболочке. Таким образом, O имеет сильную тенденцию получить два электрона и достичь стабильной электронной конфигурации, чтобы перейти в состояние с самой низкой энергией. Водород имеет один электрон в своей валентной оболочке, в то время как ближайший благородный газ, гелий, имеет два электрона в своей валентной оболочке.

Таким образом, H стремится получить один электрон, чтобы достичь стабильной электронной конфигурации. Оба атома H делят один электрон с O, а O делит два электрона, по одному на каждый H.

H

Это ковалентная связь. Кислород имеет сильную тенденцию притягивать к себе общие электроны благодаря свойству, называемому электроотрицательностью. Таким образом, электроны проводят больше времени возле атома O, чем возле атома H, что приводит к частичному отрицательному заряду на O и частичному положительному заряду на H.

H

Геометрия молекулы воды такова, что заряды не компенсируются, и происходит разделение центров поляризации зарядов. Когда две молекулы воды с небольшой поляризацией приближаются друг к другу, частично отрицательный O одной молекулы притягивает частично положительный H другой молекулы, образуя слабую межмолекулярную связь. Это называется водородной связью, и именно эта сила удерживает молекулы воды вместе. Визуализация водородной связи.

<Поскольку водородная связь слабая, вода остается жидкой при комнатной температуре, а при повышении температуры молекулы получают больше энергии для преодоления межмолекулярной водородной связи. Растворенные вещества в воде Растворение одного вещества в другом возможно только при наличии взаимодействия между молекулами двух веществ. Аналогично, некоторые газы, такие как O2, CO2, N2, NH3 и SO2, растворяются в воде, потому что между молекулами воды и молекулами газа существует притягательное взаимодействие.

Существуют два способа растворения газов в воде: ван-дер-ваальсова связь и водородная связь. Гетероядерные молекулы, т.е. молекулы с атомами разных элементов, такие как NH3 или CO2, имеют разницу в электроотрицательности между атомами.

N и O более электроотрицательны, чем H и C, соответственно. Таким образом, N и O остаются частично отрицательными, а H и C становятся частично положительными. Это приводит к частичной поляризации молекул NH3 и CO2. Отрицательные концы N и O притягиваются к частично положительному H воды; в то же время положительные концы H и C притягиваются к частично отрицательному O воды.

Это и есть водородная связь. Чем более поляризована газообразная молекула, тем лучше она растворяется в воде. Гомоядерные молекулы, то есть имеющие атомы одного и того же элемента, такие как O2 и N2, неполярны и плохо растворимы, их растворимость в воде очень низкая. <Слабые ван-дер-ваальсовы силы притяжения удерживают эти газы вместе с молекулами воды. Они намного слабее, чем диполь-дипольные взаимодействия. Слабые ван-дер-ваальсовы силы возникают из-за изменений в распределении заряженных электронов вокруг атомов, что приводит к временно индуцированной поляризации.

Слабые ван-дер-ваальсовы силы возникают из-за изменений в распределении заряженных электронов вокруг атомов.

Растворимость газов в воде уменьшается при повышении температуры. При повышении температуры молекулы газа и воды приобретают больше кинетической энергии.

Эта энергия облегчает всем молекулам преодоление межмолекулярного притяжения. Это уменьшение растворимости означает, что газообразные молекулы могут преодолеть слабое межмолекулярное притяжение.

И действительно, плотность молекул газа выше, чем плотность молекул воды.

Поскольку плотность молекул газа ниже, чем плотность воды, они поднимаются наверх в виде пузырьков. Гомоядерные молекулы, такие как N2 и O2, всплывают при низких температурах из-за слабых ван-дер-ваальсовых сил.

Гомоядерные молекулы, такие как N2 и O2, всплывают при низких температурах.

Дальнейшее повышение температуры приводит к высвобождению пузырьков полярных молекул, таких как CO2 и NH3, которые удерживаются вместе благодаря диполь-дипольным взаимодействиям. Молекулы газа вырываются из воды. Это образование пузырьков продолжается до тех пор, пока не будет достигнута точка кипения воды.

Нагревание воды происходит не совсем равномерно, т.е. существуют области с более высокой и более низкой температурой. Образуются области газообразной воды, о чем свидетельствуют огромные пузыри, поднимающиеся со дна. Кроме того, из-за энергичного движения молекул конвективный нагрев еще больше повышает температуру.

Навигация

Comments

  1. Вы попали в самую точку. Мне кажется это очень отличная мысль. Полностью с Вами соглашусь.

  2. Мое имя Эвелина. С утра, сидя на работе, читала тут все. Потом решила написать тоже. Есть три минуты до ухода домой. Как-то своеобразно у вас получается. С начало темы вроде понятные, в середине так средне. А вот новые, складывается такое впечатление, что как, будто не вы уже писали.