დუღილის წერტილი ნორმალურ პირობებში. ადუღება არის ინტენსიური აორთქლების პროცესი, რომელიც ხდება სითხეში

სითბოს გადაცემა დუღილისა და კონდენსაციის დროს

სითბოს გადაცემა დუღილის დროს

მდუღარეარის ინტენსიური აორთქლების პროცესი, რომელიც ხდება სითხის მთელ მოცულობაში, რომელიც არის გაჯერების ტემპერატურაზე ან ოდნავ გადახურებულია გაჯერების ტემპერატურასთან შედარებით, ორთქლის ბუშტების წარმოქმნით. ფაზური ტრანსფორმაციის პროცესში, აორთქლების სითბო შეიწოვება. დუღილის პროცესი ჩვეულებრივ გულისხმობს სითბოს დამატებას მდუღარე სითხეში.

თხევადი დუღილის რეჟიმები.

განასხვავებენ სითხეების დუღილს მყარ თბოგამცვლელ ზედაპირზე, რომელსაც სითბო მიეწოდება გარედან, და დუღილს შორის სითხის უმეტესი ნაწილი.

მყარ ზედაპირზე დუღილისას ამ ზედაპირის გარკვეულ ადგილებში ორთქლის ფაზის წარმოქმნა შეინიშნება. მოცულობითი დუღილით, ორთქლის ფაზა სპონტანურად წარმოიქმნება უშუალოდ სითხის მოცულობაში ინდივიდუალური ორთქლის ბუშტების სახით. მოცულობითი დუღილი შეიძლება მოხდეს მხოლოდ მაშინ, როდესაც თხევადი ფაზა გადახურდება უფრო მნიშვნელოვნად გაჯერების ტემპერატურასთან შედარებით მოცემულ წნევაზე, ვიდრე მყარ ზედაპირზე დუღილი. მნიშვნელოვანი გადახურება შეიძლება მოხდეს, მაგალითად, როდესაც სისტემაში წნევა სწრაფად იხსნება. მოცულობის ადუღება შეიძლება მოხდეს, როდესაც სითხეში არის სითბოს შიდა წყაროები.

თანამედროვე ენერგეტიკასა და ტექნოლოგიაში, როგორც წესი, გვხვდება დუღილის პროცესები მყარ გამათბობელ ზედაპირებზე (მილების ზედაპირი, არხის კედლები და ა.შ.). ამ ტიპის დუღილი ძირითადად განიხილება ქვემოთ.

ნუკლეატების დუღილის დროს სითბოს გადაცემის მექანიზმი განსხვავდება ერთფაზიანი სითხის კონვექციის დროს სითბოს გადაცემის მექანიზმისგან მატერიის მასის და სითბოს დამატებითი გადაცემის არსებობით სასაზღვრო ფენიდან მდუღარე სითხის მოცულობაში. ეს იწვევს სითბოს გადაცემის მაღალ ინტენსივობას დუღილის დროს ერთფაზიანი სითხის კონვექციასთან შედარებით.

იმისათვის, რომ დუღილის პროცესი მოხდეს, უნდა დაკმაყოფილდეს ორი პირობა: სითხის გადახურების არსებობა გაჯერების ტემპერატურასთან შედარებით და აორთქლების ცენტრების არსებობა.

სითხის ზედათბობას აქვს მაქსიმალური მნიშვნელობა პირდაპირ გაცხელებულ სითბოს გაცვლის ზედაპირზე. მასზე არის ორთქლის წარმოქმნის ცენტრები კედლის დარღვევების სახით, ჰაერის ბუშტები, მტვრის ნაწილაკები და ა.შ. ამიტომ, ორთქლის ბუშტების წარმოქმნა ხდება უშუალოდ სითბოს გაცვლის ზედაპირზე.

სურათი 3.1 – თხევადი დუღილის რეჟიმები შეუზღუდავი მოცულობით: ა) ბუშტუკოვანი; ბ) – გარდამავალი; გ) - ფილმი

ნახ. 3.1. სქემატურად გვიჩვენებს სითხის დუღილის რეჟიმებს შეუზღუდავი მოცულობით. ზე ბუშტის რეჟიმიდუღილი (ნახ. 3.1, ა) გათბობის ზედაპირის ტემპერატურის მატებასთან ერთად ტ გდა შესაბამისად, იზრდება აქტიური აორთქლების ცენტრების რაოდენობა და დუღილის პროცესი უფრო და უფრო ინტენსიური ხდება. ორთქლის ბუშტები პერიოდულად იშლება ზედაპირიდან და თავისუფალ ზედაპირზე მიცურვით, აგრძელებს მოცულობის ზრდას.

ტემპერატურის გაზრდით Δ ტსითბოს ნაკადი, რომელიც ამოღებულია გათბობის ზედაპირიდან მდუღარე სითხემდე, მნიშვნელოვნად იზრდება. მთელი ეს სითბო საბოლოოდ გამოიყენება ორთქლის შესაქმნელად. ამრიგად, დუღილის სითბოს ბალანსის განტოლებას აქვს ფორმა:

სად ქ- სითბოს ნაკადი, W; რ- სითხის ფაზური გადასვლის სითბო, ჯ/კგ; გ პ- სითხის ადუღების შედეგად წარმოქმნილი და თავისუფალი ზედაპირიდან ამოღებული ერთეული დროის ერთეულში ორთქლის რაოდენობა, კგ/წმ.

სითბოს ნაკადი ქგაზრდილი ტემპერატურის სხვაობით Δ ტგანუსაზღვრელი ვადით არ იზრდება. გარკვეულ მნიშვნელობაზე Δ ტის აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას (ნახ. 3.2) და Δ-ის შემდგომი ზრდით ტიწყებს შემცირებას.

სურათი 3.2 - სითბოს ნაკადის სიმკვრივის დამოკიდებულება ქ

ტემპერატურის სხვაობიდან Δ ტატმოსფერულ წნევაზე დიდი მოცულობით წყლის ადუღებისას: 1- გათბობა გაჯერების ტემპერატურამდე; 2 – ბუშტის რეჟიმი; 3 – გარდამავალი რეჟიმი; 4 - ფილმის რეჟიმი.

მიეცით არეები 1 2 3 და 4

ბუშტების დუღილის რეჟიმი ხდება მე-2 სექციაში (ნახ. 3.2) მანამ, სანამ არ მიიღწევა მაქსიმალური სითბოს მოცილება წერტილიდან. ქ kr1, ე.წ პირველი კრიტიკული სითბოს ნაკადის სიმკვრივე. ატმოსფერული წნევის წყლისთვის, პირველი კრიტიკული სითბოს ნაკადის სიმკვრივეა ≈ W/m2; ტემპერატურის სხვაობის შესაბამისი კრიტიკული მნიშვნელობა W/m 2. (ეს მნიშვნელობები ვრცელდება მდუღარე წყლის პირობებში დიდი მოცულობით თავისუფალი მოძრაობით. სხვა პირობებისთვის და სხვა სითხეებისთვის მნიშვნელობები განსხვავებული იქნება).

უფრო დიდ Δ ტმოდის გარდამავალი რეჟიმიდუღილი (ნახ. 3.1, ბ). იგი ხასიათდება იმით, რომ როგორც თავად გამათბობელ ზედაპირზე, ისე მის მახლობლად, ბუშტები განუწყვეტლივ ერწყმის ერთმანეთს და წარმოიქმნება დიდი ორთქლის ღრუები. ამის გამო, სითხის წვდომა თავად ზედაპირზე თანდათან უფრო და უფრო რთულდება. "მშრალი" ლაქები ჩნდება ზედაპირზე გარკვეულ ადგილებში; მათი რაოდენობა და ზომა მუდმივად იზრდება ზედაპირის ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ასეთი ადგილები, როგორც იქნა, გამორიცხულია სითბოს გაცვლისგან, რადგან სითბოს მოცილება პირდაპირ ორთქლზე ხდება ბევრად ნაკლებად ინტენსიურად. ეს განსაზღვრავს სითბოს ნაკადის მკვეთრ შემცირებას (ნაწილი 3 ნახ. 3.2) და სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი გარდამავალი დუღილის რეჟიმის რეგიონში.

საბოლოოდ, გარკვეული ტემპერატურის ვარდნისას, მთელი გამაცხელებელი ზედაპირი დაფარულია ორთქლის უწყვეტი ფილმით, რაც აშორებს სითხეს ზედაპირიდან. ამიერიდან ხდება ფილმის რეჟიმიდუღილი (ნახ. 3.1, ვ). ამ შემთხვევაში, გათბობის ზედაპირიდან სითხეში სითბოს გადაცემა ხორციელდება კონვექციური სითბოს გაცვლით და გამოსხივებით ორთქლის ფილმის მეშვეობით. ფილმის დუღილის რეჟიმში სითბოს გადაცემის ინტენსივობა საკმაოდ დაბალია (მე-4 განყოფილება ნახ. 3.2-ზე). ორთქლის ფილმი განიცდის პულსაციას; ორთქლი, რომელიც მასში პერიოდულად გროვდება, იშლება დიდი ბუშტების სახით. ფილმის დუღილის მომენტში ზედაპირიდან ამოღებული თერმული დატვირთვა და, შესაბამისად, წარმოქმნილი ორთქლის რაოდენობა მინიმალურია. ეს შეესაბამება ნახ. 3.2 ქულა ქ kr2, ე.წ მეორე კრიტიკული სითბოს ნაკადის სიმკვრივე.წყლის ატმოსფერული წნევის დროს ფილმის დუღილის დაწყების მომენტი ხასიათდება ტემპერატურის სხვაობით ≈150 °C, ანუ ზედაპირის ტემპერატურა. ტ გარის დაახლოებით 250°C. ტემპერატურის სხვაობის მატებასთან ერთად, უფრო და უფრო მეტი სითბო გადადის რადიაციის მიერ სითბოს გაცვლის გამო.

სამივე დუღილის რეჟიმი შეიძლება შეინიშნოს საპირისპირო თანმიმდევრობით, თუ, მაგალითად, წითლად ცხელი მასიური ლითონის პროდუქტი ჩაეფლო წყალში ჩაქრობის მიზნით. წყალი დუღს, თავდაპირველად სხეულის გაცივება მიმდინარეობს შედარებით ნელა (ფილის დუღილი), შემდეგ სწრაფად იზრდება გაციების სიჩქარე (გარდამავალი რეჟიმი), წყალი იწყებს პერიოდულად დატენიანებას ზედაპირის და ზედაპირის ტემპერატურის კლების ყველაზე მაღალი მაჩვენებელი მიიღწევა გაგრილების ბოლო ეტაპი (ბირთვული დუღილი). ამ მაგალითში დუღილი დროთა განმავლობაში არასტაბილურ პირობებში ხდება.

ნახ. ნახაზი 3.3 გვიჩვენებს ბუშტების და ფირის დუღილის რეჟიმების ვიზუალიზაციას წყალში ელექტროგაცხელებულ მავთულზე.

ბრინჯი. 3.3 ბუშტისა და ფირის დუღილის რეჟიმების ვიზუალიზაცია ელექტროგაცხელებულ მავთულზე: ა) - ბუშტი და ბ) ფირის დუღილის რეჟიმი.

პრაქტიკაში ასევე ხშირად გვხვდება პირობები, როდესაც ფიქსირებული სითბოს ნაკადი მიეწოდება ზედაპირზე, ე.ი. ქ= კონსტ. ეს ტიპიურია, მაგალითად, თერმული ელექტრო გამათბობლებისთვის, ბირთვული რეაქტორების საწვავის ელემენტებისთვის და, დაახლოებით, ზედაპირის რადიაციული გათბობის შემთხვევაში ძალიან მაღალი ტემპერატურის წყაროებიდან. პირობებში ქ= ზედაპირის მუდმივი ტემპერატურა ტ გდა, შესაბამისად, ტემპერატურის სხვაობა Δ ტდამოკიდებულია სითხის დუღილის რეჟიმზე. გამოდის, რომ სითბოს მიწოდების ასეთ პირობებში გარდამავალი რეჟიმი სტაციონალურად ვერ იარსებებს. შედეგად, დუღილის პროცესი იძენს უამრავ მნიშვნელოვან მახასიათებელს. თერმული დატვირთვის თანდათანობითი მატებით ქტემპერატურის სხვაობა Δ ტიზრდება ნუკლეატების დუღილის რეჟიმის ხაზის შესაბამისად ნახ. 3.2 და პროცესი ვითარდება ისევე, როგორც ზემოთ აღწერილი. ახალი პირობები წარმოიქმნება, როდესაც მიწოდებული სითბოს ნაკადის სიმკვრივე აღწევს მნიშვნელობას, რომელიც შეესაბამება პირველ კრიტიკულ სითბოს ნაკადის სიმკვრივეს ქ cr1. ახლა, ნებისმიერი უმნიშვნელო (თუნდაც შემთხვევითი) ღირებულების ზრდით ქზედაპირზე მიწოდებული სითბოს რაოდენობასა და მაქსიმალურ თერმულ დატვირთვას შორის არის ჭარბი ქ kr1, რომელიც შეიძლება ამოღებულ იქნას მდუღარე სითხეში. ეს ჭარბი ( ქ-ქ cr1) იწვევს ზედაპირის ტემპერატურის ზრდას, ანუ იწყება კედლის მასალის არასტაციონარული გათბობა. პროცესის განვითარება კრიზისულ ხასიათს იძენს. წამის ფრაქციაში, გამაცხელებელი ზედაპირის მასალის ტემპერატურა იზრდება ასობით გრადუსით და მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ კედელი საკმარისად ცეცხლგამძლეა, კრიზისი ბედნიერად მთავრდება ახალ სტაციონარულ მდგომარეობაში, რაც შეესაბამება ფილმის დუღილის რეგიონს ძალიან მაღალ ზედაპირზე. ტემპერატურა. ნახ. 3.2 ეს კრიზისული გადასვლა ბირთვების დუღილის რეჟიმიდან ფირის დუღილის რეჟიმზე ჩვეულებრივ ნაჩვენებია ისრით, როგორც „ნახტომი“ ბირთვების დუღილის მრუდიდან ფირის დუღილის ხაზზე იმავე თერმული დატვირთვით. ქ cr1. თუმცა ამას ჩვეულებრივ თან ახლავს გამათბობელი ზედაპირის დნობა და განადგურება (დაწვა).

მეორე თავისებურება ის არის, რომ თუ კრიზისი მოხდა და ფირის დუღილის რეჟიმი დამყარდება (ზედაპირი არ არის განადგურებული), მაშინ თერმული დატვირთვის შემცირებით, ფილმის დუღილი შენარჩუნდება, ანუ საპირისპირო პროცესი ახლა მოხდება ფირის გასწვრივ. დუღილის ხაზი (ნახ. 3.2). მხოლოდ მიღწევისთანავე ქ kr2 სითხე კვლავ იწყება ცალკეულ წერტილებში, რათა პერიოდულად მიაღწიოს (სველდება) გათბობის ზედაპირს. სითბოს მოცილება იზრდება და აჭარბებს სითბოს მიწოდებას, რის შედეგადაც ხდება ზედაპირის სწრაფი გაგრილება, რაც ასევე კრიზისული ხასიათისაა. ხდება რეჟიმების სწრაფი ცვლილება და იქმნება სტაციონარული ნუკლეატური დუღილი. ეს საპირისპირო გადასვლა (მეორე კრიზისი) ნახ. 3.2 ასევე ჩვეულებრივ ნაჩვენებია ისრით, როგორც "ნახტომი" ფილმის დუღილის მრუდიდან ბირთვების დუღილის ხაზამდე ქ = ქ cr2.

ასე რომ, სითბოს ნაკადის სიმკვრივის ფიქსირებული მნიშვნელობის პირობებში ქ, მიწოდებული გათბობის ზედაპირზე, ორივე გადასვლა ბუშტიდან ფილმზე და პირიქით არის კრიზისული ხასიათი. ისინი წარმოიქმნება სითბოს ნაკადის კრიტიკულ სიმკვრივეში ქ kr1 და ქ kr2 შესაბამისად. ამ პირობებში გარდამავალი დუღილის რეჟიმი სტაბილურად ვერ იარსებებს, ის არასტაბილურია.

პრაქტიკაში ფართოდ გამოიყენება მილების ან სხვადასხვა ფორმის არხების შიგნით მოძრავი სითხის დუღილის დროს სითბოს მოცილების მეთოდები. ამრიგად, ორთქლის წარმოქმნის პროცესები ხორციელდება ქვაბის მილების შიგნით მოძრავი წყლის დუღილის გამო. სითბო მიეწოდება მილების ზედაპირს საწვავის ცხელი წვის პროდუქტებიდან გამოსხივების და კონვექციური სითბოს გაცვლის გამო.

მილის (არხის) შეზღუდული მოცულობის შიგნით მოძრავი სითხის დუღილის პროცესისთვის, ზემოთ აღწერილი პირობები რჩება ძალაში, მაგრამ ამავე დროს ჩნდება რიგი ახალი ფუნქციები.

ვერტიკალური მილი. მილი ან არხი არის შეზღუდული სისტემა, რომელშიც მდუღარე სითხის მოძრაობისას ხდება ორთქლის ფაზის უწყვეტი ზრდა და თხევადი ფაზის შემცირება. შესაბამისად, იცვლება ნაკადის ჰიდროდინამიკური სტრუქტურა, როგორც მილის სიგრძის, ისე განივი მონაკვეთის გასწვრივ. შესაბამისად იცვლება სითბოს გადაცემაც.

არსებობს სამი ძირითადი უბანი სითხის ნაკადის სხვადასხვა სტრუქტურით ვერტიკალური მილის სიგრძის გასწვრივ, როდესაც ნაკადი მოძრაობს ქვემოდან ზევით (ნახ. 3.4): მე– გათბობის ზონა (ეკონომიის განყოფილება, მილის განყოფილებამდე, სადაც T s = T n); II– დუღილის რეგიონი (აორთქლების განყოფილება, განყოფილებიდან, სადაც T s = T n, მე<მე n, იმ განყოფილებამდე, სადაც T s = T n, მე სმ→მე n); III- ადგილი, სადაც სველი ორთქლი შრება.

აორთქლების განყოფილება მოიცავს უბნებს გაჯერებული სითხის ზედაპირული დუღილით.

ნახ. 3.4 სქემატურად გვიჩვენებს ასეთი ნაკადის სტრუქტურას. განყოფილება 1 შეესაბამება ერთფაზიანი სითხის გაცხელებას გაჯერების ტემპერატურამდე (ეკონომიის განყოფილება). მე-2 განყოფილებაში ხდება ზედაპირული ნუკლეატების დუღილი, რომლის დროსაც სითბოს გადაცემა იზრდება 2 მონაკვეთთან შედარებით. მე-3 სექციაში ხდება ემულსიური რეჟიმი, რომელშიც ორფაზიანი ნაკადი შედგება სითხისა და მასში თანაბრად განაწილებული შედარებით პატარა ბუშტუკებისგან, რომლებიც შემდგომში შერწყმა დიდი ბუშტების შესაქმნელად - მილის დიამეტრის შესაბამისი სანთლები. დანამატის რეჟიმში (ნაწილი 4), ორთქლი მოძრაობს ცალკეული დიდი დანამატის ბუშტების სახით, რომლებიც გამოყოფილია ორთქლის-თხევადი ემულსიის ფენებით. გარდა ამისა, მე-5 განყოფილებაში სველი ორთქლი მოძრაობს უწყვეტი მასის სახით ნაკადის ბირთვში და თხევადი წვრილი რგოლოვანი ფენა მოძრაობს მილის კედელზე. სითხის ამ ფენის სისქე თანდათან მცირდება. ეს მონაკვეთი შეესაბამება რგოლოვანი დუღილის რეჟიმს, რომელიც მთავრდება, როდესაც სითხე კედლიდან გაქრება. მე-6 განყოფილებაში ორთქლი შრება (ორთქლის სიმშრალის ხარისხის გაზრდა). მას შემდეგ, რაც დუღილის პროცესი დასრულებულია, სითბოს გადაცემა მცირდება. შემდგომში, ორთქლის სპეციფიკური მოცულობის გაზრდის გამო, ორთქლის სიჩქარე იზრდება, რაც იწვევს სითბოს გადაცემის უმნიშვნელო ზრდას.

ნახ. 3.4 – ნაკადის სტრუქტურა, როდესაც სითხე დუღს ვერტიკალურ მილსადენში

ცირკულაციის სიჩქარის ზრდა მოცემული q ერთად, მილის სიგრძე და შესასვლელი ტემპერატურა იწვევს განვითარებული დუღილის მქონე უბნების შემცირებას და ეკონომაიზერის მონაკვეთის სიგრძის ზრდას; მატებასთან ერთად q ერთადმოცემული სიჩქარით, პირიქით, იზრდება განვითარებული დუღილის მონაკვეთების სიგრძე და მცირდება ეკონომაიზერის მონაკვეთის სიგრძე.

ჰორიზონტალური და დახრილი მილები.როდესაც ორფაზიანი ნაკადი მოძრაობს ჰორიზონტალურად ან მცირე დახრილობით განლაგებული მილების შიგნით, სიგრძის გასწვრივ ნაკადის სტრუქტურის ცვლილებების გარდა, სტრუქტურაში მნიშვნელოვანი ცვლილებაა მილის პერიმეტრის გასწვრივ. ამრიგად, თუ ნაკადში ცირკულაციის სიჩქარე და ორთქლის შემცველობა დაბალია, შეინიშნება ორფაზიანი ნაკადის გამოყოფა მილის ქვედა ნაწილში მოძრავი თხევადი ფაზაში, ხოლო მის ზედა ნაწილში მოძრავი ორთქლის ფაზაში (ნახ. 3.5, ა). ორთქლის შემცველობისა და ცირკულაციის სიჩქარის შემდგომი ზრდით, ორთქლისა და თხევადი ფაზების ინტერფეისი იძენს ტალღურ ხასიათს და სითხე პერიოდულად ატენიანებს მილის ზედა ნაწილს ტალღის ღეროებით. ორთქლის შემცველობისა და სიჩქარის შემდგომი ზრდით, ტალღის მოძრაობა ინტერფეისზე ძლიერდება, რაც იწვევს სითხის ნაწილობრივ გამოდევნას ორთქლის რეგიონში. შედეგად, ორფაზიანი ნაკადი იძენს ნაკადის ხასიათს, ჯერ ახლოს არის დანამატის ნაკადთან, შემდეგ კი რგოლთან.

ბრინჯი. 3.5 - დინების სტრუქტურა, როდესაც სითხე დუღს ჰორიზონტალურ მილსადენში.

ა– სტრატიფიცირებული დუღილის რეჟიმი; ბ- ჯოხის რეჟიმი; 1 - ორთქლი; 2 - თხევადი.

რგოლურ რეჟიმში სითხის თხელი ფენის მოძრაობა დგინდება მილის მთელ პერიმეტრზე და ორთქლის-თხევადი ნარევი მოძრაობს ნაკადის ბირთვში (ნახ. 3.5, ბ). თუმცა, ამ შემთხვევაში, სრული ღერძული სიმეტრია ნაკადის სტრუქტურაში არ შეინიშნება.

თუ მილის კედლების სითბოს მიწოდების ინტენსივობა საკმარისად მაღალია, მაშინ დუღილის პროცესი ასევე შეიძლება მოხდეს მილში ნაკადის დროს, რომელიც არ არის გაცხელებული სითხის გაჯერების ტემპერატურამდე. ეს პროცესი ხდება კედლის ტემპერატურის დროს. ტ გაღემატება გაჯერების ტემპერატურას ც.იგი ფარავს სითხის სასაზღვრო ფენას პირდაპირ კედელთან. ორთქლის ბუშტები, რომლებიც შედიან დინების ცივ ბირთვში, სწრაფად კონდენსირდება. ამ ტიპის დუღილს ე.წ დუღილი ქვედათბობით.

სითბოს მოცილება ნუკლეატების დუღილის რეჟიმში გათბობის ზედაპირის გაგრილების ერთ-ერთი ყველაზე მოწინავე მეთოდია. იგი ფართო გამოყენებას პოულობს ტექნიკურ მოწყობილობებში.

3.1.2. სითბოს გადაცემა ნუკლეატების დუღილის დროს.

დაკვირვებები აჩვენებს, რომ ტემპერატურის მატებასთან ერთად Δ ტ = ტ გ-ც, ისევე როგორც ზეწოლა რიზრდება აორთქლების აქტიური ცენტრების რაოდენობა გათბობის ზედაპირზე. შედეგად, ბუშტების მზარდი რაოდენობა მუდმივად ჩნდება, იზრდება და იშლება გათბობის ზედაპირიდან. შედეგად, იზრდება სითხის კედელთან ახლოს საზღვრის ტურბულიზაცია და შერევა. ბუშტები გამათბობელ ზედაპირზე ზრდის დროს ასევე ინტენსიურად შთანთქავენ სითბოს სასაზღვრო ფენიდან. ეს ყველაფერი ხელს უწყობს სითბოს გადაცემის გაუმჯობესებას. ზოგადად, ნუკლეატების დუღილის პროცესი საკმაოდ ქაოტურია.

კვლევა აჩვენებს, რომ ტექნიკური გათბობის ზედაპირებზე აორთქლების ცენტრების რაოდენობა დამოკიდებულია ზედაპირის მასალაზე, სტრუქტურასა და მიკრო უხეშობაზე, ზედაპირის შემადგენლობაში ჰეტეროგენურობის არსებობაზე და ზედაპირზე ადსორბირებულ გაზზე (ჰაერზე). შესამჩნევი ეფექტი აქვს სხვადასხვა დეპოზიტებს, ოქსიდის ფილმებს, ისევე როგორც სხვა ჩანართებს.

დაკვირვებები აჩვენებს, რომ რეალურ პირობებში, აორთქლების ცენტრები, როგორც წესი, არის ზედაპირის უხეშობისა და მიკრო უხეშობის ცალკეული ელემენტები (სასურველია სხვადასხვა დეპრესიები და დეპრესიები).

როგორც წესი, ახალ ზედაპირებზე აორთქლების ცენტრების რაოდენობა უფრო მეტია, ვიდრე იმავე ზედაპირებზე ხანგრძლივი დუღილის შემდეგ. ეს ძირითადად გამოწვეულია ზედაპირზე ადსორბირებული გაზის არსებობით. დროთა განმავლობაში აირი თანდათან იხსნება, ის ერევა მზარდი ბუშტუკების ორთქლს და გადადის ორთქლის სივრცეში. დუღილის პროცესი და სითბოს გადაცემა სტაბილიზირებულია დროში და ინტენსივობაში.

ორთქლის ბუშტების წარმოქმნის პირობებზე დიდ გავლენას ახდენს ზედაპირული დაძაბულობა სითხესა და ორთქლს შორის ინტერფეისზე.

ზედაპირული დაძაბულობის გამო, ორთქლის წნევა ბუშტის შიგნით რ n უფრო მაღალია ვიდრე მიმდებარე სითხის წნევა რდა. მათი განსხვავება განისაზღვრება ლაპლასის განტოლებით

სადაც σ არის ზედაპირული დაძაბულობა; რ- ბუშტის რადიუსი.

ლაპლასის განტოლება გამოხატავს მექანიკური წონასწორობის მდგომარეობას. ეს გვიჩვენებს, რომ ზედაპირული დაძაბულობა, როგორც ელასტიური გარსი, „აკუმშავს“ ორთქლს ბუშტში და რაც უფრო მცირეა მისი რადიუსი, მით უფრო ძლიერია. რ.

ბუშტში ორთქლის წნევის დამოკიდებულება მის ზომაზე განსაკუთრებულ მახასიათებლებს აკისრებს პატარა ბუშტების თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობას. ბუშტში არსებული ორთქლი და მის ზედაპირზე არსებული სითხე წონასწორობაშია, თუ სითხის ზედაპირს აქვს ტემპერატურა ბუშტში ორთქლის წნევის დროს გაჯერების ტემპერატურის ტოლი, ტს ( რ P). ეს ტემპერატურა უფრო მაღალია, ვიდრე გაჯერების ტემპერატურა სითხეში გარე წნევის დროს ტს ( რდა). ამიტომ, თერმული წონასწორობის მისაღწევად, ბუშტის გარშემო სითხე გარკვეული რაოდენობით უნდა გადახურდეს ტს ( რ P) - ტს ( რდა).

შემდეგი თვისება არის ის, რომ ეს წონასწორობა აღმოჩნდება არასტაბილური. თუ სითხის ტემპერატურა ოდნავ აღემატება წონასწორობის მნიშვნელობას, მაშინ სითხის ნაწილი აორთქლდება ბუშტებში და მისი რადიუსი გაიზრდება. ამ შემთხვევაში, ლაპლასის განტოლების მიხედვით, ორთქლის წნევა ბუშტში შემცირდება. ეს გამოიწვევს წონასწორობის მდგომარეობიდან ახალ გადახრას. ბუშტი დაიწყებს ზრდას შეუზღუდავად. ასევე, სითხის ტემპერატურის უმნიშვნელო დაქვეითებით, ორთქლის ნაწილი კონდენსირდება, ბუშტის ზომა მცირდება და მასში ორთქლის წნევა გაიზრდება. ეს გამოიწვევს წონასწორობის პირობების შემდგომ გადახრას, ახლა სხვა მიმართულებით. შედეგად, ბუშტი მთლიანად შედედდება და გაქრება.

შესაბამისად, ზედმეტად გაცხელებულ სითხეში არცერთ შემთხვევით წარმოქმნილ პატარა ბუშტს არ აქვს შემდგომი ზრდის უნარი, არამედ მხოლოდ მათ, ვისი რადიუსიც აღემატება ზემოთ განხილული არასტაბილური მექანიკური და თერმული წონასწორობის პირობებს. ეს მინიმალური ღირებულება

სადაც წარმოებული არის მოცემული ნივთიერების ფიზიკური მახასიათებელი, იგი განისაზღვრება კლაპეირონ-კლაუზისის განტოლებით.

ანუ, იგი გამოხატულია სხვა ფიზიკური მუდმივებით: ფაზის გადასვლის სითბო რ, ორთქლის სიმკვრივე ρ გვდა სითხეები რდა აბსოლუტური გაჯერების ტემპერატურა თ ს.

განტოლება (3-2) გვიჩვენებს, რომ თუ ორთქლის ბირთვები ჩნდება გათბობის ზედაპირის ცალკეულ წერტილებზე, მაშინ მხოლოდ ისინი, ვისი გამრუდების რადიუსი აღემატება მნიშვნელობას. რმინ. ვინაიდან Δ მატებასთან ერთად ტსიდიდე რმინმცირდება, განტოლება (3-2) განმარტავს

ექსპერიმენტულად დაფიქსირდა აორთქლების ცენტრების რაოდენობის ზრდის ფაქტი ზედაპირის ტემპერატურის მატებასთან ერთად.

აორთქლების ცენტრების რაოდენობის ზრდა წნევის მატებასთან ერთად ასევე დაკავშირებულია შემცირებასთან რმინ, რადგან წნევის მატებასთან ერთად მნიშვნელობა გვიზრდება და σ მცირდება. გამოთვლები აჩვენებს, რომ წყლის მდუღარე ატმოსფერულ წნევაზე, Δ ტ= 5°С რმინ= 6.7 μm და Δ-ზე ტ= 25°С რმინ= 1,3 მკმ.

მაღალსიჩქარიანი გადაღების გამოყენებით დაკვირვებებმა აჩვენა, რომ დუღილის ფიქსირებულ რეჟიმში, ორთქლის ბუშტების წარმოქმნის სიხშირე არ არის იგივე, როგორც ზედაპირის სხვადასხვა წერტილში, ასევე დროთა განმავლობაში. ეს ადუღების პროცესს რთულ სტატისტიკურ ხასიათს ანიჭებს. შესაბამისად, სხვადასხვა ბუშტების ზრდის ტემპები და გამოყოფის ზომები ასევე ხასიათდება შემთხვევითი გადახრებით გარკვეული საშუალო მნიშვნელობების გარშემო.

მას შემდეგ, რაც ბუშტი გარკვეულ ზომას მიაღწევს, ის იშლება ზედაპირიდან. ამოღების ზომაგანისაზღვრება ძირითადად გრავიტაციის, ზედაპირული დაძაბულობისა და ინერციის ურთიერთქმედებით. ეს უკანასკნელი მნიშვნელობა წარმოადგენს დინამიურ რეაქციას, რომელიც წარმოიქმნება სითხეში ბუშტების ზომაში სწრაფი ზრდის გამო. ეს ძალა ჩვეულებრივ ხელს უშლის ბუშტების გაწყვეტას. გარდა ამისა, ბუშტების განვითარებისა და გამოყოფის ბუნება დიდწილად დამოკიდებულია იმაზე, სველებს თუ არა სითხე ზედაპირს. სითხის დამსველების უნარი ხასიათდება კონტაქტის კუთხით θ, რომელიც წარმოიქმნება კედელსა და სითხის თავისუფალ ზედაპირს შორის. რაც უფრო დიდია θ, მით უფრო უარესია სითხის დამსველების უნარი. ზოგადად მიღებულია, რომ θ<90° (рис. 3.6, ა), სითხე სველებს ზედაპირს, მაგრამ θ >90°-ზე არა. კონტაქტის კუთხის მნიშვნელობა დამოკიდებულია სითხის ბუნებაზე, მასალაზე, მდგომარეობასა და ზედაპირის სისუფთავეზე. თუ მდუღარე სითხე დაასველებს გამათბობ ზედაპირს, მაშინ ორთქლის ბუშტებს აქვთ თხელი ღერო და ადვილად იშლება ზედაპირიდან (ნახ. 3.7, ა). თუ სითხე არ ასველებს ზედაპირს, მაშინ ორთქლის ბუშტებს აქვთ ფართო ღერო (ნახ. 3.7, ბ) და ჩამოდის ისთმუსის გასწვრივ, ან ხდება აორთქლება მთელ ზედაპირზე.

მდუღარე- ეს არის აორთქლება, რომელიც ერთდროულად ხდება როგორც ზედაპირიდან, ასევე სითხის მთელ მოცულობაში. ის მდგომარეობს იმაში, რომ მრავალი ბუშტი ცურავს და იშლება, რაც იწვევს დამახასიათებელ ჭუჭყს.

როგორც გამოცდილება აჩვენებს, სითხის დუღილი მოცემულ გარე წნევაზე იწყება კარგად განსაზღვრულ ტემპერატურაზე, რომელიც არ იცვლება დუღილის პროცესში და შეიძლება მოხდეს მხოლოდ მაშინ, როდესაც ენერგია მიეწოდება გარედან სითბოს გაცვლის შედეგად (ნახ. 1). ):

სადაც L არის აორთქლების სპეციფიკური სითბო დუღილის წერტილში.

დუღილის მექანიზმი: სითხე ყოველთვის შეიცავს გახსნილ გაზს, რომლის დაშლის ხარისხი ტემპერატურის მატებასთან ერთად მცირდება. გარდა ამისა, ჭურჭლის კედლებზე არის ადსორბირებული გაზი. როდესაც სითხე თბება ქვემოდან (ნახ. 2), ჭურჭლის კედლებზე ბუშტების სახით იწყება გაზი. სითხე ორთქლდება ამ ბუშტებში. ამიტომ ჰაერის გარდა შეიცავენ გაჯერებულ ორთქლს, რომლის წნევაც ტემპერატურის მატებასთან ერთად სწრაფად მატულობს და ბუშტები მოცულობით მატულობენ და შესაბამისად, მათზე მოქმედი არქიმედეს ძალები იზრდება. როდესაც ბუშტის ძალა აღემატება ბუშტის სიმძიმეს, ის იწყებს ცურვას. მაგრამ სანამ სითხე თანაბრად გაცხელდება, ასვლისას ბუშტის მოცულობა მცირდება (გაჯერებული ორთქლის წნევა მცირდება ტემპერატურის კლებასთან ერთად) და თავისუფალ ზედაპირზე მისვლამდე ბუშტები ქრება (კოლაფსი) (ნახ. 2, ა), რაც ამიტომ ჩვენ გვესმის დამახასიათებელი ხმაური ადუღებამდე. როდესაც სითხის ტემპერატურა გათანაბრდება, ბუშტის მოცულობა იზრდება, რადგან გაჯერებული ორთქლის წნევა არ იცვლება და გარე წნევა ბუშტზე, რაც არის სითხის ჰიდროსტატიკური წნევის ჯამი ბუშტის ზემოთ. და ატმოსფერული წნევა მცირდება. ბუშტი აღწევს სითხის თავისუფალ ზედაპირს, იფეთქებს და გაჯერებული ორთქლი გამოდის (სურ. 2, ბ) - სითხე დუღს. გაჯერებული ორთქლის წნევა ბუშტებში თითქმის უდრის გარე წნევას.

ტემპერატურა, რომლის დროსაც სითხის გაჯერებული ორთქლის წნევა უდრის მის თავისუფალ ზედაპირზე გარე წნევას, ეწოდება დუღილის წერტილისითხეები.

ვინაიდან გაჯერებული ორთქლის წნევა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ხოლო დუღილის დროს ის უნდა იყოს გარე წნევის ტოლი, მაშინ გარეგანი წნევის მატებასთან ერთად იზრდება დუღილის წერტილი.

დუღილის წერტილი ასევე დამოკიდებულია მინარევების არსებობაზე, რომელიც ჩვეულებრივ იზრდება მინარევების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად.

თუ სითხეს ჯერ გაათავისუფლებთ მასში გახსნილი გაზისგან, მაშინ შეიძლება მისი გადახურება, ე.ი. სითბო დუღილის წერტილზე მაღლა. ეს არის სითხის არასტაბილური მდგომარეობა. საკმარისია მცირე დარტყმები და სითხე ადუღდება და მისი ტემპერატურა მაშინვე ეცემა დუღილამდე.

ყველაფერი, რაც ჩვენს გარშემოა ყოველდღიურ ცხოვრებაში, შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ფიზიკური და ქიმიური პროცესების სახით. ჩვენ მუდმივად ვაკეთებთ უამრავ მანიპულაციას, რომლებიც გამოიხატება ფორმულებითა და განტოლებით, არც კი ვიცით. ერთ-ერთი ასეთი პროცესია ადუღება. ეს არის ფენომენი, რომელსაც აბსოლუტურად ყველა დიასახლისი იყენებს საჭმლის მომზადებისას. ეს ჩვენთვის აბსოლუტურად ჩვეულებრივი ჩანს. მაგრამ მოდით შევხედოთ დუღილის პროცესს მეცნიერული თვალსაზრისით.

დუღილი - რა არის ეს?

სასკოლო ფიზიკის დროიდან ცნობილია, რომ მატერია შეიძლება იყოს თხევად და აირად მდგომარეობაში. სითხის ორთქლის მდგომარეობაში გადაქცევის პროცესი დუღს. ეს ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც გარკვეული ტემპერატურა მიიღწევა ან გადააჭარბა. ზეწოლა ასევე მონაწილეობს ამ პროცესში და გასათვალისწინებელია. თითოეულ სითხეს აქვს საკუთარი დუღილის წერტილი, რაც იწვევს ორთქლის წარმოქმნის პროცესს.

ეს არის მნიშვნელოვანი განსხვავება ადუღებასა და აორთქლებას შორის, რომელიც ხდება სითხის ნებისმიერ ტემპერატურაზე.

როგორ ხდება დუღილი?

თუ ოდესმე ადუღებული გაქვთ წყალი შუშის ჭურჭელში, თქვენ დააკვირდით ჭურჭლის კედლებზე ბუშტების წარმოქმნას სითხის გაცხელებისას. ისინი იქმნება იმის გამო, რომ ჰაერი გროვდება ჭურჭლის მიკრობზარებში, რომელიც გახურებისას იწყებს გაფართოებას. ბუშტები შედგება თხევადი ორთქლისგან წნევის ქვეშ. ამ წყვილებს გაჯერებულს უწოდებენ. სითხის გაცხელებისას ჰაერის ბუშტებში წნევა იზრდება და მათი ზომა იზრდება. ბუნებრივია, ისინი იწყებენ მაღლა ასვლას.

მაგრამ, თუ სითხემ ჯერ არ მიაღწია დუღილს, მაშინ ზედა ფენების ბუშტები გაცივდება, წნევა მცირდება და ჭურჭლის ძირში მთავრდება, სადაც ისევ თბება და ამოდის. ეს პროცესი ყველა დიასახლისისთვის ნაცნობია, წყალი თითქოს ხმაურს იწყებს. როგორც კი ზედა და ქვედა ფენებში სითხის ტემპერატურას შევადარებთ, ბუშტები ზედაპირზე ასვლას იწყებენ და სკდებიან - ხდება დუღილი. ეს შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ბუშტების შიგნით წნევა ხდება იგივე, რაც თავად სითხის წნევას.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, თითოეულ სითხეს აქვს თავისი ტემპერატურული რეჟიმი, რომლითაც იწყება დუღილის პროცესი. უფრო მეტიც, მთელი პროცესის განმავლობაში ნივთიერების ტემპერატურა უცვლელი რჩება, მთელი გამოთავისუფლებული ენერგია იხარჯება აორთქლებაზე. ამიტომ უყურადღებო დიასახლისების ქოთნები იწვება - მთელი მათი შიგთავსი იხარშება და კონტეინერი თავად იწყებს გაცხელებას.

დუღილის წერტილი პირდაპირპროპორციულია მთელ სითხეზე, უფრო ზუსტად, მის ზედაპირზე განხორციელებულ წნევაზე. სკოლის ფიზიკის კურსში ნათქვამია, რომ წყალი იწყებს დუღილს ასი გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე. მაგრამ ცოტას ახსოვს, რომ ეს განცხადება მართალია მხოლოდ ნორმალური წნევის პირობებში. სტანდარტულ მნიშვნელობად ითვლება ას ერთი კილოპასკალი. თუ წნევას გაზრდით, სითხე სხვა ტემპერატურაზე ადუღდება.

ამ ფიზიკურ თვისებას იყენებენ თანამედროვე საყოფაცხოვრებო ტექნიკის მწარმოებლები. მაგალითი იქნება წნევის გაზქურა. ყველა დიასახლისმა იცის, რომ ასეთ მოწყობილობებში საკვები გაცილებით სწრაფად იხარშება, ვიდრე ჩვეულებრივ ტაფაში. რასთან არის ეს დაკავშირებული? წნევით, რომელიც წარმოიქმნება წნევის გაზქურაში. ორჯერ აღემატება ნორმას. ამიტომ წყალი ადუღდება დაახლოებით ას ოცი გრადუს ცელსიუსზე.

თუ ოდესმე ყოფილხართ მთაში, საპირისპირო პროცესს დააკვირდით. სიმაღლეზე წყალი ოთხმოცდაათი გრადუსზე იწყებს დუღილს, რაც საგრძნობლად ართულებს მომზადების პროცესს. ეს სირთულეები კარგად იციან ადგილობრივმა მოსახლეობამ და მთამსვლელებმა, რომლებიც მთელ თავისუფალ დროს მთაში ატარებენ.

ცოტა მეტი ადუღების შესახებ

ბევრს გაუგია ასეთი გამოთქმა „დუღილის წერტილი“ და ალბათ გაუკვირდათ, რომ სტატიაში არ ვახსენეთ. სინამდვილეში, ჩვენ უკვე აღვწერეთ. ნუ იჩქარებთ ტექსტის ხელახლა წაკითხვას. ფაქტია, რომ ფიზიკაში დუღილის პროცესის წერტილი და ტემპერატურა იდენტურია.

სამეცნიერო სამყაროში ამ ტერმინოლოგიით გამოყოფა ხდება მხოლოდ სხვადასხვა თხევადი ნივთიერებების შერევის შემთხვევაში. ასეთ ვითარებაში, დუღილის წერტილი არის განსაზღვრული და ყველა შესაძლოდან ყველაზე პატარა. ეს არის ის, რაც მიღებულია როგორც ნორმა ნარევის ყველა კომპონენტისთვის.

წყალი: საინტერესო ფაქტები ფიზიკური პროცესების შესახებ

ლაბორატორიულ ექსპერიმენტებში ფიზიკოსები ყოველთვის იღებენ სითხეს მინარევების გარეშე და ქმნიან აბსოლუტურად იდეალურ გარე პირობებს. მაგრამ ცხოვრებაში ყველაფერი ცოტა სხვაგვარად ხდება, რადგან ხშირად წყალს მარილს ვამატებთ ან სხვადასხვა სანელებლებს ვამატებთ. რა იქნება დუღილის წერტილი ამ შემთხვევაში?

მარილიან წყალს ადუღება უფრო მაღალი ტემპერატურა სჭირდება, ვიდრე სუფთა წყალი. ეს გამოწვეულია ნატრიუმის და ქლორის მინარევებით. მათი მოლეკულები ერთმანეთს ეჯახება და მათი გასათბობად გაცილებით მაღალი ტემპერატურაა საჭირო. არსებობს გარკვეული ფორმულა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ მარილის წყლის დუღილის წერტილი. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ სამოცი გრამი მარილი ლიტრ წყალზე ზრდის დუღილის ტემპერატურას ათი გრადუსით.

შეიძლება თუ არა წყალი ვაკუუმში ადუღდეს? მეცნიერებმა დაამტკიცეს, რომ მას შეუძლია. მაგრამ დუღილის წერტილი ამ შემთხვევაში უნდა მიაღწიოს სამას გრადუს ცელსიუსს. ყოველივე ამის შემდეგ, ვაკუუმში წნევა მხოლოდ ოთხი კილოპასკალია.

ჩვენ ყველანი ვხარშავთ წყალს ქვაბში, ასე რომ, ჩვენ ვიცნობთ ისეთ უსიამოვნო ფენომენს, როგორიცაა "მასშტაბები". რა არის და რატომ ჩამოყალიბდა? სინამდვილეში, ყველაფერი მარტივია: სუფთა წყალს აქვს სხვადასხვა ხარისხის სიხისტე. იგი განისაზღვრება სითხეში მინარევების რაოდენობით, ყველაზე ხშირად ის შეიცავს სხვადასხვა მარილებს. დუღილის დროს ისინი გარდაიქმნება ნალექად და დიდი რაოდენობით იქცევა მასშტაბებად.

შეიძლება ალკოჰოლი ადუღდეს?

სპირტის ადუღება გამოიყენება მთვარის მოხარშვის პროცესში და ეწოდება დისტილაცია. ეს პროცესი პირდაპირ დამოკიდებულია ალკოჰოლის ხსნარში არსებული წყლის რაოდენობაზე. თუ საფუძვლად ავიღებთ სუფთა ეთილის სპირტს, მაშინ მისი დუღილის წერტილი სამოცდათვრამეტი გრადუსი იქნება.

თუ ალკოჰოლს წყალს დაუმატებთ, სითხის დუღილის წერტილი იზრდება. ხსნარის კონცენტრაციიდან გამომდინარე, ის ადუღდება სამოცდათვრამეტი გრადუსიდან ას გრადუს ცელსიუსამდე. ბუნებრივია, დუღილის პროცესში ალკოჰოლი გადაიქცევა ორთქლად უფრო მოკლე დროში, ვიდრე წყალი.

დუღილი არის ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობის შეცვლის პროცესი. როდესაც ვსაუბრობთ წყალზე, ვგულისხმობთ ცვლილებას თხევადი მდგომარეობიდან ორთქლის მდგომარეობაში. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ადუღება არ არის აორთქლება, რაც შეიძლება მოხდეს ოთახის ტემპერატურაზეც კი. ასევე არ უნდა აგვერიოს დუღილში, რაც წყლის გარკვეულ ტემპერატურაზე გაცხელების პროცესია. ახლა, როდესაც ჩვენ გავიგეთ ცნებები, შეგვიძლია განვსაზღვროთ რა ტემპერატურაზე დუღს წყალი.

პროცესი

აგრეგაციის მდგომარეობის გარდაქმნის პროცესი თხევადიდან აირადში რთულია. და მიუხედავად იმისა, რომ ხალხი ამას ვერ ხედავს, არსებობს 4 ეტაპი:

1. პირველ ეტაპზე გახურებული კონტეინერის ძირში პატარა ბუშტები წარმოიქმნება. ისინი ასევე ჩანს გვერდებზე ან წყლის ზედაპირზე. ისინი წარმოიქმნება ჰაერის ბუშტების გაფართოების გამო, რომლებიც ყოველთვის არის კონტეინერის ბზარებში, სადაც წყალი თბება.
2. მეორე ეტაპზე ბუშტების მოცულობა იზრდება. ისინი ყველა იწყებენ ზედაპირზე სწრაფვას, რადგან მათ შიგნით არის გაჯერებული ორთქლი, რომელიც უფრო მსუბუქია ვიდრე წყალი. გათბობის ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება ბუშტების წნევა და ისინი ზედაპირზე ამოდის ცნობილი არქიმედეს ძალის წყალობით. ამ შემთხვევაში ისმის დუღილის დამახასიათებელი ხმა, რომელიც წარმოიქმნება ბუშტების მუდმივი გაფართოებისა და ზომის შემცირების გამო.
3. მესამე ეტაპზე ზედაპირზე ბუშტების დიდი რაოდენობა ჩანს. ეს თავდაპირველად ქმნის ღრუბლიანობას წყალში. ამ პროცესს პოპულარულად უწოდებენ "თეთრ დუღილს" და ის ხანმოკლეა.
4. მეოთხე სტადიაზე წყალი ინტენსიურად დუღს, ზედაპირზე ჩნდება დიდი აფეთქებული ბუშტები და შეიძლება გაჩნდეს შპრიცები. ყველაზე ხშირად, ჩახშობა ნიშნავს, რომ სითხემ მიაღწია მაქსიმალურ ტემპერატურას. ორთქლი დაიწყებს წყლიდან გამომოსვლას.

ცნობილია, რომ წყალი ადუღდება 100 გრადუს ტემპერატურაზე, რაც მხოლოდ მეოთხე ეტაპზეა შესაძლებელი.

ორთქლის ტემპერატურა

ორთქლი წყლის ერთ-ერთი მდგომარეობაა. ჰაერში შესვლისას ის, სხვა გაზების მსგავსად, მასზე გარკვეულ წნევას ახორციელებს. აორთქლების დროს ორთქლისა და წყლის ტემპერატურა მუდმივი რჩება მანამ, სანამ მთელი სითხე არ შეიცვლის აგრეგაციის მდგომარეობას. ეს ფენომენი აიხსნება იმით, რომ დუღილის დროს მთელი ენერგია იხარჯება წყლის ორთქლად გადაქცევაზე.

დუღილის დასაწყისშივე წარმოიქმნება ტენიანი, გაჯერებული ორთქლი, რომელიც მშრალი ხდება მთელი სითხის აორთქლების შემდეგ. თუ მისი ტემპერატურა იწყებს წყლის ტემპერატურის გადამეტებას, მაშინ ასეთი ორთქლი გადახურდება და მისი მახასიათებლები უფრო ახლოს იქნება გაზთან.

მდუღარე მარილიანი წყალი

საკმაოდ საინტერესოა ვიცოდეთ, რა ტემპერატურაზე დუღს წყალი მარილის მაღალი შემცველობით. ცნობილია, რომ ის უფრო მაღალი უნდა იყოს შემადგენლობაში Na+ და Cl- იონების შემცველობის გამო, რომლებიც წყლის მოლეკულებს შორის უბანს იკავებს. ამით განსხვავდება მარილიანი წყლის ქიმიური შემადგენლობა ჩვეულებრივი სუფთა სითხისგან.

ფაქტია, რომ მარილიან წყალში ხდება ჰიდრატაციის რეაქცია - მარილის იონებში წყლის მოლეკულების დამატების პროცესი. მტკნარი წყლის მოლეკულებს შორის ბმები უფრო სუსტია, ვიდრე ჰიდრატაციის დროს წარმოქმნილი ბმები, ამიტომ ადუღებამდე სითხე ადუღდება. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მარილიან წყალში მოლეკულები უფრო სწრაფად მოძრაობენ, მაგრამ ნაკლებია, რაც იწვევს მათ შორის შეჯახებას ნაკლებად ხშირად. შედეგად, წარმოიქმნება ნაკლები ორთქლი და, შესაბამისად, მისი წნევა უფრო დაბალია, ვიდრე მტკნარი წყლის ორთქლის წნევა. შესაბამისად, მეტი ენერგია (ტემპერატურა) იქნება საჭირო სრული აორთქლებისთვის. საშუალოდ, 60 გრამი მარილის შემცველი ერთი ლიტრი წყლის მოსადუღებლად საჭიროა წყლის დუღილის ხარისხი 10%-ით (ანუ 10 C-ით) გაზრდა.

დუღილის დამოკიდებულება წნევაზე

ცნობილია, რომ მთაში, მიუხედავად წყლის ქიმიური შემადგენლობისა, დუღილის წერტილი უფრო დაბალი იქნება. ეს იმიტომ ხდება, რომ ატმოსფერული წნევა უფრო დაბალია სიმაღლეზე. ნორმალური წნევა ითვლება 101,325 კპა. მასთან ერთად წყლის დუღილის წერტილი 100 გრადუსია. მაგრამ თუ მთაზე ადიხართ, სადაც წნევა საშუალოდ 40 კპაა, მაშინ წყალი იქ 75,88 C-ზე ადუღდება. მაგრამ ეს არ ნიშნავს, რომ მთაში თითქმის ნახევარი დროის გატარება მოგიწევთ საჭმლის მომზადებაში. საკვების თერმული დამუშავება მოითხოვს გარკვეულ ტემპერატურას.

ითვლება, რომ ზღვის დონიდან 500 მეტრის სიმაღლეზე წყალი ადუღდება 98,3 C-ზე, ხოლო 3000 მეტრის სიმაღლეზე დუღილის წერტილი იქნება 90 C.

გაითვალისწინეთ, რომ ეს კანონი საპირისპირო მიმართულებითაც მოქმედებს. თუ დახურულ კოლბაში მოათავსებთ სითხეს, რომლის მეშვეობითაც ორთქლი ვერ გაივლის, მაშინ ტემპერატურის აწევასთან და ორთქლის წარმოქმნასთან ერთად, ამ კოლბაში წნევა გაიზრდება, ხოლო გაზრდილ წნევაზე დუღილი უფრო მაღალ ტემპერატურაზე მოხდება. მაგალითად, 490,3 კპა წნევის დროს წყლის დუღილის წერტილი იქნება 151 C.

ადუღებული გამოხდილი წყალი

გამოხდილი წყალი არის გაწმენდილი წყალი ყოველგვარი მინარევების გარეშე. ხშირად გამოიყენება სამედიცინო ან ტექნიკური მიზნებისთვის. იმის გათვალისწინებით, რომ ასეთ წყალში მინარევები არ არის, ის არ გამოიყენება სამზარეულოსთვის. საინტერესოა აღინიშნოს, რომ გამოხდილი წყალი უფრო სწრაფად დუღს, ვიდრე ჩვეულებრივი სუფთა წყალი, მაგრამ დუღილის წერტილი იგივე რჩება - 100 გრადუსი. თუმცა, დუღილის დროში განსხვავება მინიმალური იქნება - წამის მხოლოდ ნაწილი.

ჩაიდანში

ადამიანებს ხშირად აინტერესებთ, რა ტემპერატურაზე დუღს წყალი ქვაბში, რადგან ამ მოწყობილობებს იყენებენ სითხეების მოსადუღებლად. იმის გათვალისწინებით, რომ ბინაში ატმოსფერული წნევა უდრის სტანდარტულს და გამოყენებული წყალი არ შეიცავს მარილებს და სხვა მინარევებს, რომლებიც არ უნდა იყოს, მაშინ დუღილის წერტილიც სტანდარტული იქნება - 100 გრადუსი. მაგრამ თუ წყალი შეიცავს მარილს, მაშინ დუღილის წერტილი, როგორც უკვე ვიცით, უფრო მაღალი იქნება.

დასკვნა

ახლა თქვენ იცით, რა ტემპერატურაზე დუღს წყალი და როგორ მოქმედებს ატმოსფერული წნევა და სითხის შემადგენლობა ამ პროცესზე. ამაში არაფერია რთული და ბავშვები ასეთ ინფორმაციას სკოლაში იღებენ. მთავარია გვახსოვდეს, რომ წნევის კლებასთან ერთად სითხის დუღილის წერტილიც იკლებს და მისი მატებასთან ერთად ისიც იზრდება.

ინტერნეტში შეგიძლიათ იპოვოთ მრავალი განსხვავებული ცხრილი, რომელიც მიუთითებს სითხის დუღილის წერტილის დამოკიდებულებაზე ატმოსფერულ წნევაზე. ისინი ყველასთვის ხელმისაწვდომია და აქტიურად იყენებენ სკოლის მოსწავლეებს, სტუდენტებს და ინსტიტუტების მასწავლებლებსაც კი.

მდუღარე წყლის პროცესიშედგება სამი ეტაპისგან:
- პირველი ეტაპის დასაწყისი - ჰაერის პაწაწინა ბუშტები ხტუნავს ქვაბის ძირიდან ან სხვა ჭურჭელში, რომელშიც წყალი ადუღდება და წყლის ზედაპირზე ჩნდება ახალი ბუშტების წარმონაქმნები. თანდათან იზრდება ასეთი ბუშტების რაოდენობა.

- მეორეზე მდუღარე წყლის ეტაპიბუშტუკების მასიური სწრაფი აწევა ზევით, რაც იწვევს თავიდან წყლის მცირე სიმღვრივეს, რომელიც შემდეგ გადაიქცევა „გათეთრებაში“, რომელშიც წყალი წყაროს ნაკადს ჰგავს. ამ მოვლენას დუღილი ეწოდება თეთრი გასაღებიდა უკიდურესად ხანმოკლე.

– მესამე სტადიას თან ახლავს წყლის დუღილის ინტენსიური პროცესები, მსხვილი ადიდებული ბუშტების გამოჩენა და ზედაპირზე წვეთები. დიდი რაოდენობით წვეთები ნიშნავს, რომ წყალი ძალიან ადუღდა.

სხვათა შორის, თუ გსურთ სუფთა ნატურალური წყლით მოხარშული ჩაის დალევა, ამის შეკვეთა შეგიძლიათ სახლიდან გაუსვლელად განათავსოთ საიტზე, მაგალითად: http://www.aqualader.ru/. რის შემდეგაც წყლის მიმწოდებელი კომპანია მას სახლში მოგაწოდებთ.

უბრალო დამკვირვებლებმა დიდი ხანია შეამჩნიეს ის ფაქტი, რომ მდუღარე წყლის სამივე სტადიას სხვადასხვა ხმები ახლავს. წყალი პირველ ეტაპზე გამოსცემს ძლივს გასაგონ თხელ ხმას. მეორე ეტაპზე ხმა გადაიქცევა ხმაურში, რომელიც მოგვაგონებს ფუტკრების გუგუნას. მესამე ეტაპზე მდუღარე წყლის ხმები კარგავს ერთგვაროვნებას და ხდება მკვეთრი და ხმამაღალი, იზრდება ქაოტურად.

ყველა მდუღარე წყლის ეტაპიადვილად მოწმდება გამოცდილებით. ღია შუშის ჭურჭელში წყლის გაცხელების შემდეგ და ტემპერატურის პერიოდული გაზომვის შემდეგ, მოკლე პერიოდის შემდეგ დავიწყებთ ბუშტების დაკვირვებას, რომლებიც ფარავს კონტეინერის ძირსა და კედლებს.

მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ ბუშტს, რომელიც ბოლოში ჩნდება. თანდათან იზრდება მისი მოცულობა, ბუშტი ასევე ზრდის დათბობის წყალთან შეხების არეალს, რომელსაც ჯერ არ მიუღწევია მაღალ ტემპერატურაზე. ამის შედეგად ბუშტის შიგნით ორთქლი და ჰაერი გაცივდება, რის შედეგადაც მათი წნევა მცირდება და წყლის სიმძიმე ბუშტს აფეთქავს. სწორედ ამ მომენტში წყალი გამოსცემს დუღილისთვის დამახასიათებელ ხმას, რაც ხდება წყლის შეჯახების გამო კონტეინერის ძირთან იმ ადგილებში, სადაც ბუშტები იშლება.

როდესაც წყლის ქვედა ფენებში ტემპერატურა 100 გრადუს ცელსიუსს უახლოვდება, ბუშტუკშიდა წნევა უთანაბრდება მათზე არსებულ წყლის წნევას, რის შედეგადაც ბუშტები თანდათან ფართოვდება. ბუშტების მოცულობის ზრდა ასევე იწვევს მათზე გამაძლიერებელი ძალის მატებას, რომლის გავლენითაც ყველაზე მოცულობითი ბუშტები იშლება კონტეინერის კედლებიდან და სწრაფად მაღლა იწევს. თუ წყლის ზედა ფენას ჯერ არ მიუღწევია 100 გრადუსამდე, მაშინ ბუშტი, რომელიც ცივ წყალში ვარდება, კარგავს წყლის ორთქლის ნაწილს, რომელიც კონდენსირდება და წყალში გადადის. ამ შემთხვევაში, ბუშტები კვლავ მცირდება ზომით და ეცემა გრავიტაციის გავლენის ქვეშ. ფსკერის მახლობლად ისინი კვლავ იძენენ მოცულობას და მაღლა იწევენ და სწორედ ბუშტების ზომის ეს ცვლილებები ქმნის მდუღარე წყლის დამახასიათებელ ხმაურს.

სანამ წყლის მთლიანი მოცულობა 100 გრადუსს მიაღწევს, ამომავალი ბუშტები ზომაში აღარ იკლებს, არამედ წყლის ზედაპირზე იშლება. ამ შემთხვევაში ორთქლი გამოიყოფა გარედან, რომელსაც თან ახლავს დამახასიათებელი ღრიალის ხმა - ეს იმას ნიშნავს წყალი დუღს. ტემპერატურა, რომლის დროსაც სითხე ადუღდება, დამოკიდებულია მის თავისუფალ ზედაპირზე არსებულ წნევაზე. რაც უფრო მაღალია ეს წნევა, მით უფრო მაღალია საჭირო ტემპერატურა და პირიქით.

რომ წყალი დუღს 100 გრადუსი ცელსიუსითცნობილი ფაქტია. მაგრამ გასათვალისწინებელია, რომ ეს ტემპერატურა მოქმედებს მხოლოდ ნორმალური ატმოსფერული წნევის პირობებში (დაახლოებით 101 კილოპასკალი). წნევის მატებასთან ერთად იზრდება ტემპერატურა, რომლის დროსაც სითხე ადუღდება. მაგალითად, წნევის გაზქურებში საკვები მზადდება 200 კილოპასკალამდე მიახლოებული წნევით, რომლის დროსაც წყლის დუღილის წერტილი 120 გრადუსია. ამ ტემპერატურაზე წყალში მომზადება ბევრად უფრო სწრაფად მიმდინარეობს, ვიდრე ნორმალური დუღილის ტემპერატურაზე - აქედან მომდინარეობს ტაფის სახელი.

შესაბამისად, წნევის დაქვეითება ასევე ამცირებს წყლის დუღილის წერტილს. მაგალითად, მთიანი რეგიონების მაცხოვრებლები, რომლებიც ცხოვრობენ 3 კილომეტრის სიმაღლეზე, უფრო სწრაფად აღწევენ მდუღარე წყალს, ვიდრე დაბლობების მაცხოვრებლები - მდუღარე წყლის ყველა ეტაპი უფრო სწრაფად ხდება, რადგან ამას მხოლოდ 90 გრადუსი სჭირდება 70 კილოპასკალის წნევის დროს. მაგრამ მთის მცხოვრებლებს არ შეუძლიათ მოხარშონ, მაგალითად, ქათმის კვერცხი, რადგან მინიმალური ტემპერატურა, რომლის დროსაც თეთრი კოაგულაცია ხდება, ზუსტად 100 გრადუსია.