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沸腾(物理学名词)

沸腾是指液体受热超过其饱和温度时,在液体内部和表面同时发生剧烈汽化的现象。不同液体的沸点不同。即使同一液体,它的沸点也要随外界的大气压强的改变而改变。同时,这个词语也引申出了许多不同的意思,最常见的是表现人群的激动与兴奋。

沸水被用作通过杀死可能存在的微生物使其饮用的方法。 不同微生物对热量的敏感性有所不同,但是如果将水保持在70°C(158°F)10分钟,许多生物就会被杀死,但有些生物更耐热。 梭菌孢子可以经受这种治疗,但是由于这种微生物引起的感染不是水传播的,所以这不是问题。

沸腾也用于烹饪。适合煮沸的食物包括蔬菜,淀粉食品如米饭,面条和土豆,鸡蛋,肉类,酱料,汤和汤。 作为烹饪方法,它很简单,适合大型烹饪。 可以给肉类或家禽做长时间,慢的烹饪,并生产营养丰富的原料。 缺点包括水溶性维生素和矿物质的损失。 商业制作的食品有时被包装在聚乙烯袋中,作为“煮沸的”产品出售。

【词语名称】沸腾

【汉语拼音】fèi téng

【英文名称】boiling

【名词解释】1.在一定的温度下在液体表面和内部同时发生的剧烈汽化现象

2. 比喻情绪激昂或兴旺发达。

3.比喻喧嚣嘈杂

各种液体沸腾时都有确定的温度叫沸点。不同液体的沸点不同。即使同一液体,它的沸点也要随外界的气压而变:大气压强越高,液体沸点越高,反之就越低。一个标准大气压下水的沸点为100℃,这是最为常见的。在一定的外界压强下,沸腾只能在某一特定温度(沸点)并持续加热下进行。液体在沸腾时,温度保持不变,仍然吸热。这时的饱和汽压跟外部压强P相等。液体所受外部压强增大时,它的沸点升高;反之则降低。不同液体在相同的压强下的沸点是不同的。这与液体的饱和蒸气压有关。若当前温度下饱和蒸气压与外界相同,液体即沸腾,而液体的饱和蒸气压与液体的温度存在正相关关系。如:圆烧瓶里的水沸腾后停止加热,沸腾停止,在烧瓶表面倒少许冷水,使瓶内气压降低,水重新沸腾起来。

沸腾的条件:(1)达到沸点(2)能继续从外界吸热。 [1]

蒸发和沸腾的联系

它们都是液体汽化的方式,即都属于汽化现象,液体在蒸发和沸腾的过程中,都需要吸收热量。

蒸发和沸腾的区别

(1)蒸发是液体在任何温度下都能发生的汽化现象(忽略-273.15℃,因为-273.15℃为绝对零度,这时,分子停止运动),而沸腾是液体在一定温度(沸点)下,并继续加热,才能发生的汽化现象。

(2)蒸发是只在液体表面发生的缓慢的汽化现象,而沸腾是在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象。

(3)蒸发时液体温度会下降,而沸腾中液体温度保持不变(在液体表面上压强不改变的前提下)。

(4)影响蒸发速度的因素是:液体的表面积,液体的温度,液体表面附近的空气流速;影响沸点的因素是:液体表面上的气压,液体的纯净程度。 影响沸腾速度的因素:液体体积和原先的温度

(5)沸腾时有大量气泡产生,而蒸发时无气泡产生。

(6)蒸发的微观本质为:由于分子的热运动,使液体表面的分子离开液体,进入空气中。

(7)蒸发在任何温度都会进行,只是温度越高越快,反之越慢。而沸腾必须温度在沸点,且继续吸热。

沸腾的微观本质为:由于汽化剧烈产生了气泡,不仅液体表面的分子要离开液体,液体内部气泡壁上的分子也要离开液体,进入空气中。沸腾现象中包含了蒸发现象,但蒸发现象却不包括沸腾现象。

沸腾时会产生气泡。实际上,沸腾前,加热到一定温度时(非沸点),液体中也会产生气泡。

沸腾前液体中的气泡,并非液体汽化后的蒸气,而是原本溶解在液体中的空气。由于温度越高,气体在液体中的溶解能力就越弱,使部分原本溶解在液体中的空气在加热后无法溶解,而溢出液体。

沸腾前的气泡,越到液体上面,就越小。原因是对液体加热时,液体上层温度比下层低,液体上层对气体的溶解能力也就比下层强。气泡中,部分在下层无法溶解在液体中的气体浮到了温度较低的上层,又溶解在了液体里,使气泡变小。沸腾前产生的气泡,绝大多数未到达液体表面就已变小消失。

而沸腾时的气泡,是液体汽化后的蒸气,这种气泡越到液体上层越大。这是因为下层的气泡在上浮的过程中,又与其它气泡混合,使气泡越来越大。沸腾时产生的气泡会到液体表面后破裂。破裂后与周围沸腾的水形成水蒸气离开后遇冷液化成小水珠,即我们看到的“白气”。

厨房炉灶上的水的沸腾。

核沸腾的特征在于在加热表面上的气泡或气泡的生长,其从表面上的离散点上升,其温度仅略高于液体。通常,通过增加的表面温度增加成核位点的数量。

沸腾容器的不规则表面(即,增加的表面粗糙度)或流体添加剂(即表面活性剂和/或纳米颗粒)可以产生另外的成核位置,而特别光滑的表面,例如塑料,适合过热。在这些条件下,加热的液体可能显示沸腾延迟,并且温度可能略高于沸点而不沸腾。 [2]

临界热通量

当沸腾表面被加热到高于临界温度时,在表面上形成蒸气膜。由于这种蒸汽薄膜能够远离表面携带热量,因此温度非常快地超过这一点上升到过渡沸腾状态。发生这一点取决于沸腾流体和所讨论的加热表面的特性。 [3]

转型

过渡沸腾可以定义为不稳定沸腾,其发生在在成核中可达到的最大值和在薄膜沸腾中达到的最小值之间的表面温度下。

气泡在加热液体中的形成是一种复杂的物理过程,其通常涉及气蚀和声学效应,例如在尚未加热到气泡沸腾到表面的位置的水壶中听到的广谱嘶嘶声。

如果加热液体的表面比液体显着更热,则会发生薄膜沸腾,其中具有低导热性的薄层蒸气使表面绝缘。这种将液体表面与液体绝缘的蒸汽膜的状态表征为膜沸腾。

在蒸馏中,沸腾用于分离混合物。这是可能的,因为从沸腾流体升高的蒸汽通常具有与液体不同的组分的比例。

作为消毒水的方法,使其沸点在100°C(212°F),是最古老最有效的方式,因为它不影响味道,尽管有污染物或颗粒存在,它是有效的,是一个单步过程,消除了导致肠道相关疾病的大多数微生物[3]在具有适当水净化系统的地方,建议仅作为紧急处理方法或在旷野或农村地区获得饮用水,因为它不能去除化学毒素或杂质。

通过煮沸来消除微生物,遵循一级动力学 - 在高温下,它可以在更短的时间内和更低的温度下在更长的时间内实现。微生物的热敏感性在70°C(158°F)时变化,贾第虫属(Giardia)(引起贾第虫病)可能需要10分钟才能完全灭活,大多数肠道影响微生物和大肠杆菌(肠胃炎)需要不到一分钟时间;在沸点下,霍乱弧菌(霍乱弧菌)需要十秒钟,甲型肝炎病毒(引起黄疸症状)一分钟。沸腾不能确保消除所有的微生物;细菌孢子梭菌可以在100°C(212°F)下存活,但不影响水分或肠道。因此,对于人体健康,不需要完全灭菌水。

沸水十分钟的传统建议主要是为了额外的安全性,因为微生物开始在高于60°C(140°F)的温度下消除,并使其沸点也是一个有用的迹象,没有一个温度计的帮助,这时候,水被消毒了。尽管沸点随着高度的增加而降低,但还不足以影响消毒过程。 [4]


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