Как изменяется температура жидкости от начала кипения до полного её выкипания

В процессе кипения чистой однородной жидкости её температура остается неизменной (постоянной) от момента закипания до полного испарения, при условии, что внешнее давление остается стабильным. Ниже приведено подробное объяснение этого физического процесса. Энергетический аспект (Удельная теплота парообразования) Когда жидкость достигает температуры кипения, подводимая к ней тепловая энергия перестает расходоваться на повышение скорости хаотического движения молекул (что означало бы рост температуры). Вместо этого вся энергия направляется на разрыв межмолекулярных связей.

1. Фазовый переход: Кипение — это фазовый переход первого рода. Для превращения жидкости в пар необходимо совершить работу против сил молекулярного притяжения.
2. Постоянство кинетической энергии: Поскольку подводимое тепло уходит на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул (изменение агрегатного состояния), средняя кинетическая энергия молекул не растет. Так как температура является мерой средней кинетической энергии, она остается стабильной.

Условия сохранения постоянной температуры Для того чтобы температура оставалась строго неизменной, должны соблюдаться два фактора:

• Постоянное давление: Температура кипения напрямую зависит от внешнего давления. Если в процессе кипения давление вырастет (например, в герметичном сосуде), температура жидкости также начнет расти.
• Чистота вещества: Данное правило идеально работает для чистых веществ (например, дистиллированной воды). Если жидкость является раствором (например, соленая вода), то по мере выкипания растворителя концентрация примесей увеличивается, что ведет к постепенному повышению температуры кипения.

Механизм процесса

• Начало кипения: При достижении точки кипения внутри жидкости и на стенках сосуда образуются пузырьки пара. Давление насыщенного пара внутри них становится равным внешнему давлению.
• Процесс выкипания: Вы подводите тепло $Q$, которое рассчитывается по формуле:
  $Q=L\cdot m$где $L$ — удельная теплота парообразования, а $m$ — масса испарившейся жидкости. Пока в сосуде остается хотя бы небольшое количество жидкости, вся система «жидкость-пар» сохраняет температуру насыщения. Завершение: Как только последняя капля жидкости превращается в пар, дальнейший подвод тепла начнет повышать температуру уже образовавшегося пара (его перегрев).

Если вам необходимо рассчитать количество теплоты для конкретного вещества или узнать, как меняется график кипения для сложных растворов, я могу подготовить соответствующие данные.