પાણીના બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમી. ઉકળતા

બેક ફોરવર્ડ

ધ્યાન આપો! સ્લાઇડ પૂર્વાવલોકનો ફક્ત માહિતીના હેતુ માટે છે અને તે પ્રસ્તુતિની તમામ સુવિધાઓને રજૂ કરી શકશે નહીં. જો તમને આ કાર્યમાં રસ હોય, તો કૃપા કરીને સંપૂર્ણ સંસ્કરણ ડાઉનલોડ કરો.

પાઠનો પ્રકાર: સંયુક્ત.

પાઠનો પ્રકાર:નવી સામગ્રી શીખવી.

લક્ષ્ય:બાષ્પીભવન તરીકે ઉકાળવાની વિભાવનાની રચના કરો, ઉકળવાના લક્ષણોને ઓળખો અને સમજાવો;

કાર્યો:

શૈક્ષણિક:

"ઉકળતા" અને "બાષ્પીભવન અને ઘનીકરણની વિશિષ્ટ ગરમી" ની વિભાવનાઓની રચના;
ઉકળતાની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓની ઓળખ: પરપોટાની રચના, ઉકળતા પહેલાનો અવાજ, ઉત્કલન બિંદુની સ્થિરતા અને બાહ્ય દબાણ પર ઉકળતા તાપમાનની અવલંબન.
બાષ્પીભવન અને ઉકળતાની ઘટનાને સમજાવવા માટે હાલના જ્ઞાનને લાગુ કરવાની ક્ષમતા વિકસાવવી.

શૈક્ષણિક:

બૌદ્ધિક કુશળતાની રચના: વિશ્લેષણ કરો, સરખામણી કરો, મુખ્ય વસ્તુને પ્રકાશિત કરો અને તારણો દોરો;
તાર્કિક વિચારસરણી અને જ્ઞાનાત્મક રસનો વિકાસ.

શૈક્ષણિક:

વિષયમાં રસ અને શિક્ષણ પ્રત્યે સકારાત્મક વલણ વિકસાવવું;
વૈજ્ઞાનિક વિશ્વ દૃષ્ટિની રચના.
સહાનુભૂતિ અને પરસ્પર સહાયતાને પ્રોત્સાહન આપવું.

ડેમો:

ઉકળતા તબક્કાઓનું નિરીક્ષણ;
બાહ્ય દબાણ પર ઉકળતા તાપમાનની અવલંબનનું અવલોકન;
ઘટાડેલા દબાણ પર ઉકળતાનું અવલોકન;
વિડિઓ "નાઇટ્રોજન ઉકળતા"

સાધનસામગ્રી: આલ્કોહોલ લેમ્પ, પાણી સાથે ફ્લાસ્ક, પ્રવાહીનું તાપમાન માપવા માટે થર્મોમીટર, ત્રપાઈ, તેમાં નાખવામાં આવેલી કાચની નળી સાથે ફ્લાસ્ક માટે સ્ટોપર, રબર ટ્યુબ, સિરીંજ, કોમોવસ્કી પંપ, કમ્પ્યુટર અને મલ્ટીમીડિયા પ્રોજેક્ટર, પ્રસ્તુતિ.

પાઠ પ્રગતિ

1. સંસ્થાકીય ક્ષણ.

2. પ્રેરણા.

શિક્ષક:મિત્રો, મને કોઈ શંકા નથી કે દરરોજ સવારની શરૂઆત એક કપ ગરમ, સારી રીતે ઉકાળેલી ચાથી થાય છે. ચા એ તંદુરસ્ત પીણું છે - તેથી પ્રાચીન શાણપણ કહે છે. અને તમે, અલબત્ત, જાણો છો કે તમે ચા ઉકાળો તે પહેલાં, તમારે પાણી ઉકાળવાની જરૂર છે. કૃપા કરીને એપિગ્રાફ પર ધ્યાન આપો (સ્લાઇડ 2):

“એવી ઘટનાઓ છે જેને જોઈને તમે ક્યારેય થાકતા નથી. ઉકળતા પાણી - પાણી અને અગ્નિના દર્શનનો આનંદ માણવો, તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું રહસ્ય. આ બદલાતી તસવીર આકર્ષક છે. જેમ જેમ કીટલી ઉકળે છે તેમ તેમ તે બોલવા લાગે છે.” ટેલિન એડમોવસ્કાયા

આજે આપણે આ પ્રક્રિયાને ભૌતિક દૃષ્ટિકોણથી જોઈશું અને આ ઘટના સાથે સંકળાયેલા અનેક રહસ્યોના જવાબો શોધવાનો પ્રયાસ કરીશું. પાઠનો વિષય છે “ઉકાળવું. બાષ્પીભવન અને ઘનીકરણની વિશિષ્ટ ગરમી"

વિદ્યાર્થીઓ પાઠનો વિષય તેમની નોટબુકમાં લખે છે.

શિક્ષક:ઉકળતાનો અભ્યાસ કરવા માટે, અમે એક પ્રયોગ કરીશું. આલ્કોહોલ લેમ્પ પર નળના પાણી સાથે ફ્લાસ્ક મૂકો. ચાલો થર્મોમીટર વડે પાણીનું પ્રારંભિક તાપમાન માપીએ.

3. જ્ઞાન અપડેટ કરવું.

શિક્ષક: જ્યારે પાણી ગરમ થઈ રહ્યું હોય, ત્યારે યાદ રાખો કે બાષ્પીભવન શું કહેવાય છે.

વિદ્યાર્થી: બાષ્પીકરણ એ પ્રવાહીને વરાળમાં ફેરવવાની ઘટના છે.

શિક્ષક: બાષ્પીભવનની બે પદ્ધતિઓ શું છે?

વિદ્યાર્થી: બાષ્પીભવન અને ઉકળતા.

શિક્ષક: કઈ ઘટનાને બાષ્પીભવન કહે છે?

વિદ્યાર્થી: પ્રવાહીની સપાટી પરથી થતી વરાળની રચનાને બાષ્પીભવન કહે છે.

શિક્ષક: મોલેક્યુલર દૃષ્ટિકોણથી બાષ્પીભવનની પદ્ધતિ સમજાવો.

વિદ્યાર્થી: બધા શરીરમાં અણુઓનો સમાવેશ થાય છે જે સતત અને અસ્તવ્યસ્ત રીતે અને જુદી જુદી ઝડપે આગળ વધે છે. જો "ઝડપી" પરમાણુ પ્રવાહીની સપાટી પર સમાપ્ત થાય છે, તો તે પડોશી અણુઓના આકર્ષણને દૂર કરી શકે છે અને પ્રવાહીમાંથી ઉડી શકે છે. બધા પરમાણુઓ વરાળ બનાવે છે.

શિક્ષક: શું પદાર્થોનું ચોક્કસ તાપમાન હોય છે જેનાથી બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયા શરૂ થાય છે?

વિદ્યાર્થી: પદાર્થોમાં એવું તાપમાન હોતું નથી. બાષ્પીભવન કોઈપણ તાપમાને થાય છે કારણ કે અણુઓ કોઈપણ તાપમાને આગળ વધે છે.

શિક્ષક: પ્રવાહીના બાષ્પીભવનનો દર શું નક્કી કરે છે?

વિદ્યાર્થી: પદાર્થના પ્રકાર પરથી, તાપમાન, સપાટીનું ક્ષેત્રફળ અને પ્રવાહીની સપાટી પર હવાની હિલચાલ.

શિક્ષક: ઊંચા પ્રવાહી તાપમાને બાષ્પીભવન કેમ ઝડપથી થાય છે?

વિદ્યાર્થી: તાપમાન જેટલું ઊંચું હશે, અણુઓની ગતિ વધારે છે.

શિક્ષક: બાષ્પીભવનનો દર પ્રવાહીની સપાટીના વિસ્તાર પર કેવી રીતે આધાર રાખે છે?

વિદ્યાર્થી: સપાટીનું ક્ષેત્રફળ જેટલું મોટું છે, તેટલા વધુ અણુઓ પ્રવાહીમાંથી છટકી શકે છે.

શિક્ષક: હવા ફરે ત્યારે બાષ્પીભવન શા માટે ઝડપથી થાય છે?

વિદ્યાર્થી: બાષ્પીભવન થયેલ અણુઓ પ્રવાહીમાં પાછા ફરી શકતા નથી.

શિક્ષક: વરાળ ઘનીકરણ શું છે?

વિદ્યાર્થી: ઘનીકરણ એ વરાળને પ્રવાહીમાં ફેરવવાની ઘટના છે.

શિક્ષક: કઈ પરિસ્થિતિઓમાં વરાળ ઘનીકરણ થાય છે?

વિદ્યાર્થી: જ્યારે વરાળ સંતૃપ્ત થાય છે, એટલે કે, તેના પ્રવાહી સાથે ગતિશીલ સંતુલનમાં.

4. નવી સામગ્રીનો અભ્યાસ.

શિક્ષક: ચાલો આપણા પ્રયોગ પર પાછા ફરીએ અને પાણીનું તાપમાન માપો. તમે હવે શું અવલોકન કરો છો?

વિદ્યાર્થી: જહાજના તળિયે અને દિવાલો પર હવાના પરપોટા દેખાયા છે. (સ્લાઇડ 3)

શિક્ષક: જહાજના તળિયે અને દિવાલો પર હવાના પરપોટા શા માટે દેખાય છે?

વિદ્યાર્થી: પાણીમાં હંમેશા ઓગળેલી હવા હોય છે. જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે હવાના પરપોટા વિસ્તરે છે અને દૃશ્યમાન બને છે.

શિક્ષક: હવાના પરપોટા વોલ્યુમમાં કેમ વધવા લાગે છે?

વિદ્યાર્થી: કારણ કે આ પરપોટાની અંદર પાણીનું બાષ્પીભવન થવા લાગે છે.

શિક્ષક: પરપોટા પર કઈ શક્તિઓ કાર્ય કરે છે?

વિદ્યાર્થી: ગુરુત્વાકર્ષણ અને આર્કિમીડિયન બળ.

શિક્ષક: તેમની પાસે કઈ દિશા છે?

વિદ્યાર્થી: ગુરુત્વાકર્ષણ બળ નીચે તરફ નિર્દેશિત થાય છે, અને આર્કિમિડીઝનું બળ ઉપર તરફ નિર્દેશિત થાય છે. (સ્લાઇડ 4)

શિક્ષક: પરપોટા જહાજના તળિયે અને દિવાલોથી ક્યારે તૂટી શકે છે અને તેમની ઉપરની ગતિ શરૂ કરી શકે છે?

વિદ્યાર્થી: જ્યારે આર્કિમીડીયન બળ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કરતા વધારે બને છે ત્યારે પરપોટા બહાર આવે છે.

શિક્ષક: ચાલો પાણીનું તાપમાન માપીએ. હવે તમે એક લાક્ષણિક અવાજ સાંભળો છો. ચાલો આ ઘટના સમજાવીએ. જો બબલનું પ્રમાણ પૂરતું મોટું છે, તો તે પ્રભાવ હેઠળ છે

આર્કિમિડીઝનું બળ ઉપરની તરફ વધવાનું શરૂ કરે છે. પ્રવાહીને સંવહન દ્વારા ગરમ કરવામાં આવતું હોવાથી, નીચલા સ્તરોનું તાપમાન પાણીના ઉપલા સ્તરોના તાપમાન કરતા વધારે છે. જ્યારે પરપોટો પાણીના ઉપરના, ઓછા ગરમ સ્તરમાં પ્રવેશે છે, ત્યારે તેની અંદરની પાણીની વરાળ ઘટ્ટ થશે અને બબલનું પ્રમાણ ઘટશે. બબલ તૂટી જશે (સ્લાઇડ 5). અમે ઉકળતા પહેલા આ પ્રક્રિયા સાથે સંકળાયેલ અવાજ સાંભળીએ છીએ. ચોક્કસ તાપમાને, એટલે કે જ્યારે સંવહનના પરિણામે સમગ્ર પ્રવાહી ગરમ થાય છે, જેમ જેમ તે સપાટીની નજીક આવે છે, ત્યારે પરપોટાનું પ્રમાણ ઝડપથી વધે છે, કારણ કે બબલની અંદરનું દબાણ બાહ્ય દબાણ (વાતાવરણના) જેટલું થઈ જાય છે. અને પ્રવાહી સ્તંભ). પરપોટા સપાટી પર ફૂટે છે અને પ્રવાહીની ઉપર ઘણી બધી વરાળ બને છે. પાણી ઉકળતું હોય છે.

હવે આપણે ઉકળતા પાણીનું તાપમાન માપીશું. પાણી 100 o C ના તાપમાને ઉકળે છે.

શિક્ષક: તેથી, ઉકળતા સ્થિતિ: બબલની અંદરનું દબાણ બાહ્ય દબાણ અને ઉકળવાના સંકેતો જેટલું છે:

સપાટી પર ઘણા પરપોટા ફૂટે છે;

ઘણી બધી વરાળ.

ઉકળતા શું છે?

વિદ્યાર્થી: ઉકાળવું એ વરાળની રચના છે જે ચોક્કસ તાપમાને સમગ્ર પ્રવાહીના જથ્થામાં થાય છે.

શિક્ષક: ચાલો ઉકળતાની વ્યાખ્યા લખીએ (સ્લાઇડ 6).

ઉકાળવું એ તીવ્ર બાષ્પીભવન છે જે ચોક્કસ તાપમાને પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થામાં થાય છે.

શિક્ષક: કયા તાપમાનને ઉત્કલન બિંદુ કહેવામાં આવે છે?

વિદ્યાર્થી: જે તાપમાને પ્રવાહી ઉકળે છે તેને ઉત્કલન બિંદુ કહેવાય છે.

શિક્ષક: શું તમને લાગે છે કે ઉકળતા પ્રક્રિયા દરમિયાન તાપમાન બદલાશે?

વિદ્યાર્થી: મને લાગે છે કે તે બદલાશે નહીં (સ્લાઇડ 7).

શિક્ષક: ચાલો ફરીથી ઉકળતા પાણીનું તાપમાન માપીએ. તાપમાન બદલાતું નથી. પરંતુ આલ્કોહોલનો દીવો કામ કરવાનું ચાલુ રાખે છે અને ઊર્જા આપે છે. જો તાપમાનમાં વધુ વધારો ન થાય તો આ ઊર્જા શેના પર ખર્ચવામાં આવે છે?

વિદ્યાર્થી: તે વરાળ પરપોટાની રચના પર ખર્ચવામાં આવે છે.

શિક્ષક: પૃષ્ઠ 45 પરના કોષ્ટકનો સંદર્ભ લો. પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ શોધો.

વિદ્યાર્થી: પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ 100 o C છે.

શિક્ષક: કયા પ્રવાહીનું ઉત્કલનબિંદુ સમાન છે?

વિદ્યાર્થી: દૂધ.

શિક્ષક: ઈથર અને આલ્કોહોલનું ઉત્કલન બિંદુ શું છે?

વિદ્યાર્થી: ઈથર 35 o C પર ઉકળે છે, આલ્કોહોલ - 78 o C પર.

શિક્ષક: કેટલાક પદાર્થો, જે સામાન્ય સ્થિતિમાં વાયુઓ છે, જ્યારે પૂરતા પ્રમાણમાં ઠંડુ થાય છે, ત્યારે તે પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે જે ખૂબ ઓછા તાપમાને ઉકળે છે. આમાંથી કયા પદાર્થો કોષ્ટકમાં છે?

વિદ્યાર્થી: આ હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન છે. પ્રવાહી હાઇડ્રોજન -253 o C પર ઉકળે છે, અને ઓક્સિજન -183 o C પર ઉકળે છે.

શિક્ષક: હવે આપણે વિડીયો “બોઈલીંગ ઓફ નાઈટ્રોજન” (સ્લાઈડ 8) જોઈશું.

શિક્ષક: કોષ્ટકમાં એવા કેટલાય પદાર્થો છે જે સામાન્ય સ્થિતિમાં ઘન હોય છે. જો તમે તેમને ઓગાળશો, તો પછી પ્રવાહી સ્થિતિમાં તેઓ ખૂબ ઊંચા તાપમાને ઉકળશે. ઉદાહરણો આપો.

વિદ્યાર્થી: ઉદાહરણ તરીકે, પ્રવાહી તાંબુ 2567 o C તાપમાને ઉકળે છે અને આયર્ન 2750 o C પર ઉકળે છે.

શિક્ષક: શું તમે આ કોષ્ટકના શીર્ષકમાં કૌંસમાં દર્શાવેલ માહિતી પર ધ્યાન આપ્યું છે?

વિદ્યાર્થી: સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર અમુક પદાર્થોનો ઉત્કલન બિંદુ.

શિક્ષક: તમને લાગે છે કે આ શરત શા માટે સ્પષ્ટ કરવામાં આવી છે?

વિદ્યાર્થી: કારણ કે ઉત્કલન બિંદુ બાહ્ય દબાણ પર આધાર રાખે છે.

શિક્ષક: ચાલો બાહ્ય દબાણ પર ઉકળતા તાપમાનની અવલંબનનો અભ્યાસ કરીએ.

નિદર્શન: આલ્કોહોલ લેમ્પમાંથી ઉકળતા પ્રવાહી સાથે ફ્લાસ્કને દૂર કરો અને તેમાં બલ્બ દાખલ કરીને સ્ટોપર વડે બંધ કરો. જ્યારે તમે બલ્બ દબાવો છો, ત્યારે ફ્લાસ્કમાં ઉકળવાનું બંધ થઈ જાય છે. શા માટે?

વિદ્યાર્થી: જ્યારે અમે બલ્બ દબાવ્યું, ત્યારે અમે ફ્લાસ્કમાં દબાણ વધાર્યું, અને ઉકળતા સ્થિતિનું ઉલ્લંઘન થયું.

શિક્ષક: આમ, અમે દર્શાવ્યું છે કે વધતા દબાણ સાથે ઉત્કલન બિંદુ વધે છે. ઘણી ગૃહિણીઓ રસોઈ માટે સોસપેનનો ઉપયોગ કરે છે - પ્રેશર કૂકર, જે સામાન્ય સોસપેન કરતાં ઘણા ફાયદા ધરાવે છે. પ્રેશર કૂકરમાં ખોરાક રાંધવાની પ્રક્રિયા 120 o C ના તાપમાન અને 200 kPa ના દબાણ પર થાય છે, તેથી રસોઈનો સમય નોંધપાત્ર રીતે ઓછો થાય છે (સ્લાઇડ 9).

શિક્ષક: ચાલો યાદ કરીએ કે સમુદ્ર સપાટીથી વધતી ઊંચાઈ સાથે વાતાવરણીય દબાણ કેવી રીતે બદલાય છે?

વિદ્યાર્થી: વાતાવરણીય દબાણ ઘટે છે.

શિક્ષક: ચઢાવ પર જતી વખતે પાણીનો ઉત્કલનબિંદુ કેવી રીતે બદલાય છે?

વિદ્યાર્થી: તે ઘટશે (સ્લાઇડ 10).

શિક્ષક: બિલકુલ સાચું. ઉદાહરણ તરીકે, હિમાલયના સૌથી ઊંચા પર્વત ચોમોલુન્ગ્મા પર, જેની ઊંચાઈ 8848 મીટર છે, લગભગ 70 o C તાપમાને પાણી ઉકળે છે. આવા ઉકળતા પાણીમાં માંસ રાંધવું ફક્ત અશક્ય છે.

શું તમને લાગે છે કે ઓરડાના તાપમાને પાણી ઉકાળવું શક્ય છે?

નિદર્શન: કાચની ઘંટડીની નીચે ઠંડા પાણીનો ગ્લાસ મૂકો. કોમોવસ્કી પંપનો ઉપયોગ કરીને અમે હવાને બહાર કાઢીએ છીએ. જેમ જેમ કાચમાં દબાણ ઘટે છે, અમે પ્રવાહીના ઉકળવાના તબક્કાઓનું અવલોકન કરીએ છીએ, જ્યારે તાપમાન ઓછું રહે છે.

શિક્ષક: પ્રયોગોમાંથી શું તારણ કાઢી શકાય?

વિદ્યાર્થી: પ્રવાહીનું ઉત્કલન બિંદુ દબાણ પર આધાર રાખે છે.

શિક્ષક: અમે ઉકાળવાની પ્રક્રિયાથી પરિચિત થયા. શું તમને લાગે છે કે ઉત્કલન બિંદુ પર લેવામાં આવેલા સમાન સમૂહના વિવિધ પ્રવાહીને ઉકાળવા માટે સમાન પ્રમાણમાં ગરમીની જરૂર છે?

વિદ્યાર્થી: મને લાગે છે કે વિવિધ પ્રમાણમાં ગરમીની જરૂર પડશે.

શિક્ષક: સાચું (સ્લાઇડ 11). આકૃતિમાં આપણે જોઈએ છીએ કે વિવિધ પ્રવાહીને વરાળમાં ફેરવવા માટે વિવિધ પ્રમાણમાં ગરમીની જરૂર પડે છે. ગરમીનો આ જથ્થો ભૌતિક જથ્થા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જેને બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમી કહેવાય છે. આ જથ્થો L અક્ષર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, તેનું SI એકમ J/kg છે. બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમી એ ભૌતિક જથ્થો છે જે દર્શાવે છે કે ઉકળતા બિંદુ પર 1 કિલો વજનના પ્રવાહીને વરાળમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે કેટલી ગરમીની જરૂર છે. ચાલો પાન 49 પરના કોષ્ટકને જોઈએ. ઉદાહરણ તરીકે, પાણીના બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમી 2.3*10 6 J/kg છે. આનો અર્થ એ છે કે ઉકળતા બિંદુએ 1 કિલો પાણીને વરાળમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે, તમારે 2.3 * 10 6 J ઊર્જા ખર્ચવાની જરૂર છે. આલ્કોહોલના બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમી શું છે?

વિદ્યાર્થી: આલ્કોહોલના બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમી 0.9*10 6 J/kg.

શિક્ષક: આ સંખ્યાનો અર્થ શું છે?

વિદ્યાર્થી: આનો અર્થ એ છે કે ઉત્કલન બિંદુ પર 1 કિલો આલ્કોહોલને વરાળમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે, તમારે 0.9 * 10 6 J ઊર્જા ખર્ચવાની જરૂર છે.

શિક્ષક: પરિણામે, ઉત્કલન બિંદુ પર, બાષ્પ અવસ્થામાં પદાર્થની આંતરિક ઊર્જા પ્રવાહી સ્થિતિમાં પદાર્થના સમાન સમૂહની આંતરિક ઊર્જા કરતાં વધારે હોય છે. આથી જ 100 o C તાપમાને વરાળ સાથે બળી જવું એ ઉકળતા પાણીથી બળવા કરતાં વધુ જોખમી છે (સ્લાઇડ 12).

હવે પ્રશ્નનો જવાબ આપો: જો તમે ઉકળતા કીટલીના ઢાંકણને દૂર કરો છો, તો તમે તેના પર શું જોઈ શકો છો?

વિદ્યાર્થી: આપણે ત્યાં પાણીના ટીપાં જોશું.

શિક્ષક: તમે તેમના દેખાવને કેવી રીતે સમજાવો છો?

વિદ્યાર્થી: વરાળ, ઢાંકણના સંપર્કમાં, ઘટ્ટ થાય છે (સ્લાઇડ 13).

શિક્ષક: જ્યારે વરાળ ઘટ્ટ થાય છે, ત્યારે ઊર્જા મુક્ત થાય છે. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે વરાળ, જ્યારે ઘનીકરણ થાય છે, ત્યારે તેની રચના પર ખર્ચવામાં આવતી ગરમીની બરાબર એટલી જ માત્રા છોડે છે. વરાળ ઘનીકરણ દરમિયાન મુક્ત થતી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. થર્મલ પાવર પ્લાન્ટ્સમાં, પાણીને ટર્બાઇનમાંથી બહાર નીકળેલી વરાળથી ગરમ કરવામાં આવે છે, પછી તેનો ઉપયોગ ઇમારતોને ગરમ કરવા અને જાહેર સેવા સાહસોમાં થાય છે: બાથ, લોન્ડ્રી વગેરે.

ઉત્કલન બિંદુ પર કોઈપણ સમૂહના પ્રવાહીને વરાળમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે જરૂરી ગરમીની માત્રાની ગણતરી કરવા માટે, તમારે વરાળની ચોક્કસ ગરમીને સમૂહ દ્વારા ગુણાકાર કરવાની જરૂર છે. ચાલો સૂત્ર લખીએ: Q = Lm. ઉત્કલન બિંદુ પર ઘનીકરણ કરતી વખતે કોઈપણ સમૂહની વરાળ બહાર પડે છે તે ગરમીનું પ્રમાણ સમાન સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

5. એકત્રીકરણ.

શિક્ષક: તેથી, હવે તમે બાષ્પીભવનની બે રીતો જાણો છો: બાષ્પીભવન અને ઉકાળવું. આ પ્રક્રિયાઓ કેવી રીતે અલગ પડે છે તે કોણ કહી શકે?

વિદ્યાર્થી: પ્રવાહીની સપાટી પરથી બાષ્પીભવન થાય છે, અને પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થામાં ઉકળતા થાય છે.

વિદ્યાર્થી: બાષ્પીભવન કોઈપણ તાપમાને થાય છે, અને ઉકળતા ચોક્કસ તાપમાને થાય છે. દરેક પ્રવાહીનું પોતાનું ઉત્કલન બિંદુ હોય છે.

વિદ્યાર્થી: બાષ્પીભવન કરતી વખતે, પ્રવાહીનું તાપમાન ઘટે છે, પરંતુ જ્યારે ઉકળતા હોય ત્યારે તે બદલાતું નથી.

શિક્ષક: તમને ક્યાં લાગે છે કે ઉકળતા પાણી વધુ ગરમ છે: દરિયાની સપાટી પર, પર્વતની ટોચ પર અથવા ઊંડી ખાણમાં?

વિદ્યાર્થી: મને લાગે છે કે ઊંડી ખાણમાં પાણી વધુ ગરમ હશે કારણ કે ઊંડાણમાં વાતાવરણનું દબાણ વધારે હશે, તેથી પાણી ઊંચા તાપમાને ઉકળે છે.

શિક્ષક: વરાળની રચના પર ખર્ચવામાં આવેલી અથવા વરાળ ઘનીકરણ દરમિયાન છોડવામાં આવતી ગરમીની માત્રાની ગણતરી કરવા માટે કયા સૂત્રનો ઉપયોગ કરી શકાય છે?

શિક્ષક: ચાલો નીચેના કિસ્સાઓ માટે ગરમીની માત્રાની મૌખિક રીતે ગણતરી કરવાનો પ્રયાસ કરીએ (સ્લાઇડ 15):

વિદ્યાર્થી: ઈથર Q = 2*10 6 J માટે, આલ્કોહોલ માટે - 9*10 6 J, પાણી માટે - 4.6*10 6 J.

શિક્ષક: આલેખ એક જ સમૂહના બે પ્રવાહીને ગરમ કરવાની અને ઉકાળવાની પ્રક્રિયાઓ દર્શાવે છે (સ્લાઇડ 16). પૃષ્ઠ 45 પરના કોષ્ટકનો ઉપયોગ કરીને, નક્કી કરો કે આલેખ કયા પદાર્થો માટે બનાવવામાં આવ્યા હતા.

વિદ્યાર્થી: ઉપરનું એક પાણી માટે છે, નીચેનું એક આલ્કોહોલ માટે છે, કારણ કે પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ 100 o C છે, અને દારૂનો ઉત્કલન બિંદુ 78 o C છે.

શિક્ષક: પ્રવાહીનું પ્રારંભિક તાપમાન કેટલું હતું?

વિદ્યાર્થી: બંને પ્રવાહીનું પ્રારંભિક તાપમાન 20 સે છે?

શિક્ષક: પ્રવાહીની ગરમીને અનુરૂપ ગ્રાફના વિભાગોને નામ આપો.

વિદ્યાર્થી: દારૂ માટે AB અને પાણી માટે AD.

શિક્ષક: આલેખના વિભાગોને નામ આપો જે પ્રવાહીના ઉકળતાને અનુરૂપ છે.

વિદ્યાર્થી: દારૂ માટે BC અને પાણી માટે DE.

6. પાઠનો સારાંશ.

શિક્ષક: તમારી ડાયરીઓ ખોલો અને તમારું હોમવર્ક લખો: ફકરા 18, 20. વ્યાયામ 10(4) (સ્લાઇડ 17).

રસ ધરાવતા લોકો માટે, નીચેના પ્રાયોગિક કાર્ય.

પાણીનો મોટો વાસણ લો. તેમાં પાણીની એક નાની તપેલી મૂકો જેથી કરીને તે મોટા તવાના તળિયાને સ્પર્શ્યા વિના તરતી રહે. તેમને સ્ટોવ પર મૂકો અને ગરમ કરવાનું શરૂ કરો. જ્યારે નાના તપેલામાં પાણી ઉકળે ત્યારે તેનું શું થશે? શા માટે? એક મોટી શાક વઘારવાનું તપેલું માં એક ચમચી મીઠું મૂકો. આ પછી નાના સોસપાનમાં પાણીનું શું થાય છે? અવલોકન કરેલ ઘટના સમજાવો. ખારા પાણીના ઉત્કલન બિંદુ વિશે તમે શું કહી શકો?

7. પ્રતિબિંબ.

શિક્ષક: અમારો પાઠ સમાપ્ત થઈ રહ્યો છે. હું જાણવા માંગુ છું કે તમે કયા મૂડમાં જઈ રહ્યા છો. તમારી પાસે તમારા ડેસ્ક પર ત્રણ રંગીન સ્ટીકરો છે જે નીચેના મૂડને પ્રતિબિંબિત કરે છે: લીલો - મને પાઠ ખરેખર ગમ્યો, વાદળી - મને રસ હતો, લાલ - હું કંટાળી ગયો હતો. બહાર નીકળતી વખતે, બોર્ડ પર એક સ્ટીકર લગાવો જે તમારા મૂડને પ્રતિબિંબિત કરે છે (સ્લાઇડ 18).

પાઠ પૂરો થયો. તમારા ધ્યાન બદલ આભાર!

સ્ત્રોતો

એ.વી. પેરીશ્કિન. ભૌતિકશાસ્ત્ર. 8 મી ગ્રેડ. - એમ.; બસ્ટર્ડ
ઇ.એમ. ગુટનિક, ઇ, વી. રાયબાકોવા, ઇ.વી. શેરોનીના.
શિક્ષકો માટે પદ્ધતિસરની સામગ્રી. ભૌતિકશાસ્ત્ર. 8 મી ગ્રેડ. - એમ.; બસ્ટર્ડ
એલ.એ. ગોરેવ. ભૌતિકશાસ્ત્રમાં મનોરંજક પ્રયોગો. - એમ.;
શિક્ષણ
ડિજિટલ શૈક્ષણિક સંસાધનોનો એકીકૃત સંગ્રહ:

વિડિઓ "નાઇટ્રોજન ઉકળતા"

ફ્લેશ પ્રસ્તુતિમાંથી રેખાંકનો

આ પાઠમાં, અમે આ પ્રકારના બાષ્પીભવન પર ધ્યાન આપીશું, જેમ કે ઉકાળવું, અગાઉ ચર્ચા કરેલ બાષ્પીભવન પ્રક્રિયાથી તેના તફાવતોની ચર્ચા કરીશું, ઉકળતા તાપમાન જેવા મૂલ્યને રજૂ કરીશું અને તે શેના પર નિર્ભર છે તેની ચર્ચા કરીશું. પાઠના અંતે, અમે એક ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ જથ્થો રજૂ કરીશું જે વરાળની પ્રક્રિયાનું વર્ણન કરે છે - બાષ્પીભવન અને ઘનીકરણની વિશિષ્ટ ગરમી.

વિષય: પદાર્થની એકંદર સ્થિતિ

પાઠ: ઉકાળો. બાષ્પીભવન અને ઘનીકરણની ચોક્કસ ગરમીછેલ્લા પાઠમાં, અમે વરાળની રચનાના એક પ્રકાર - બાષ્પીભવન - પર પહેલેથી જ જોયું અને આ પ્રક્રિયાના ગુણધર્મોને પ્રકાશિત કર્યા. આજે આપણે આ પ્રકારના બાષ્પીભવન, ઉકળતા પ્રક્રિયાની ચર્ચા કરીશું અને એક મૂલ્ય રજૂ કરીશું જે સંખ્યાત્મક રીતે બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયાને લાક્ષણિકતા આપે છે - બાષ્પીભવન અને ઘનીકરણની વિશિષ્ટ ગરમી.વ્યાખ્યા.

ઉકળતા

(ફિગ. 1) એ પ્રવાહીના વાયુયુક્ત અવસ્થામાં તીવ્ર સંક્રમણની પ્રક્રિયા છે, જેમાં બાષ્પના પરપોટાની રચના થાય છે અને ચોક્કસ તાપમાને પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થામાં થાય છે, જેને ઉત્કલન બિંદુ કહેવામાં આવે છે.

પાણીમાં ઓગળેલા વાયુઓ (અથવા અન્ય અશુદ્ધિઓ) હોય છે જે તેની રચનામાં મુક્ત થાય છે, જે બાષ્પીભવન કેન્દ્રોની કહેવાતી ઘટના તરફ દોરી જાય છે. એટલે કે, આ કેન્દ્રોમાં જ વરાળ છોડવાનું શરૂ થાય છે, અને પાણીના સમગ્ર જથ્થામાં પરપોટા રચાય છે, જે ઉકળતા દરમિયાન જોવા મળે છે. તે સમજવું અગત્યનું છે કે આ પરપોટામાં હવા નથી, પરંતુ વરાળ છે જે ઉકળતા પ્રક્રિયા દરમિયાન રચાય છે. પરપોટાની રચના પછી, તેમાં વરાળનું પ્રમાણ વધે છે, અને તેઓ કદમાં વધારો કરવાનું શરૂ કરે છે. મોટે ભાગે, પરપોટા શરૂઆતમાં જહાજની દિવાલોની નજીક રચાય છે અને તરત જ સપાટી પર વધતા નથી; પ્રથમ, કદમાં વધારો થતાં, તેઓ આર્કિમિડીઝના વધતા બળથી પ્રભાવિત થાય છે, અને પછી તેઓ દિવાલથી દૂર થઈને સપાટી પર આવે છે, જ્યાં તેઓ ફૂટે છે અને વરાળનો એક ભાગ છોડે છે.

તે નોંધવું યોગ્ય છે કે તમામ વરાળ પરપોટા તરત જ પાણીની મુક્ત સપાટી પર પહોંચતા નથી. ઉકળતા પ્રક્રિયાની શરૂઆતમાં, પાણી હજી સમાનરૂપે ગરમ થતું નથી અને નીચલા સ્તરો, જેની નજીક હીટ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયા સીધી થાય છે, તે સંવહન પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લેતા, ઉપલા સ્તરો કરતાં પણ વધુ ગરમ હોય છે. આ એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે પાણીની મુક્ત સપાટી પર પહોંચતા પહેલા, સપાટીના તણાવની ઘટનાને કારણે નીચેથી ઉછળતા વરાળના પરપોટા તૂટી જાય છે. આ કિસ્સામાં, વરાળ જે પરપોટાની અંદર હતી તે પાણીમાં જાય છે, ત્યાં તેને વધુ ગરમ કરે છે અને સમગ્ર વોલ્યુમમાં પાણીની સમાન ગરમીની પ્રક્રિયાને વેગ આપે છે. પરિણામે, જ્યારે પાણી લગભગ સમાનરૂપે ગરમ થાય છે, ત્યારે લગભગ તમામ વરાળના પરપોટા પાણીની સપાટી પર પહોંચવા લાગે છે અને તીવ્ર વરાળ નિર્માણની પ્રક્રિયા શરૂ થાય છે.

એ હકીકતને પ્રકાશિત કરવી મહત્વપૂર્ણ છે કે ઉકળતા પ્રક્રિયા જે તાપમાને થાય છે તે તાપમાન યથાવત રહે છે જો પ્રવાહીને ગરમીના પુરવઠાની તીવ્રતા વધે તો પણ. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, જો ઉકળતા પ્રક્રિયા દરમિયાન તમે બર્નર પર ગેસ ઉમેરો છો જે પાણીને ગરમ કરે છે, તો આ માત્ર ઉકળવાની તીવ્રતામાં વધારો કરશે, અને પ્રવાહીના તાપમાનમાં વધારો નહીં કરે. જો આપણે ઉકળતા પ્રક્રિયામાં વધુ ગંભીરતાપૂર્વક તપાસ કરીએ, તો તે નોંધવું યોગ્ય છે કે તે વિસ્તારો પાણીમાં દેખાય છે જેમાં તે ઉકળતા બિંદુથી વધુ ગરમ થઈ શકે છે, પરંતુ આવા ઓવરહિટીંગનું પ્રમાણ, એક નિયમ તરીકે, એક અથવા બે ડિગ્રીથી વધુ નથી. અને પ્રવાહીના કુલ જથ્થામાં નજીવું છે. સામાન્ય દબાણે પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ 100°C છે.

ઉકળતા પાણીની પ્રક્રિયા દરમિયાન, તમે નોંધ કરી શકો છો કે તે કહેવાતા સીથિંગના લાક્ષણિક અવાજો સાથે છે. આ અવાજો વરાળ પરપોટાના પતનની વર્ણવેલ પ્રક્રિયાને કારણે ચોક્કસપણે ઉદ્ભવે છે.

અન્ય પ્રવાહીની ઉકળવાની પ્રક્રિયા પાણીના ઉકળતાની જેમ જ આગળ વધે છે. આ પ્રક્રિયાઓમાં મુખ્ય તફાવત એ પદાર્થોના વિવિધ ઉકળતા તાપમાન છે, જે સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર પહેલેથી જ ટેબ્યુલર મૂલ્યો માપવામાં આવે છે. અમે કોષ્ટકમાં આ તાપમાનના મુખ્ય મૂલ્યો સૂચવીએ છીએ.

એક રસપ્રદ હકીકત એ છે કે પ્રવાહીનું ઉત્કલન બિંદુ વાતાવરણીય દબાણના મૂલ્ય પર આધારિત છે, તેથી જ અમે સૂચવ્યું છે કે કોષ્ટકમાંના તમામ મૂલ્યો સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર આપવામાં આવે છે. જ્યારે હવાનું દબાણ વધે છે, ત્યારે પ્રવાહીનું ઉત્કલન બિંદુ પણ વધે છે, જ્યારે તે ઘટે છે, તેનાથી વિપરીત, તે ઘટે છે.

પ્રેશર કૂકર જેવા જાણીતા કિચન એપ્લાયન્સના સંચાલનનો સિદ્ધાંત આસપાસના દબાણ (ફિગ. 2) પર ઉત્કલન બિંદુની આ નિર્ભરતા પર આધારિત છે. તે ચુસ્ત-ફિટિંગ ઢાંકણ સાથેનું એક પાન છે, જેની નીચે, પાણીને બાફવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન, વરાળ સાથે હવાનું દબાણ 2 વાતાવરણીય દબાણ સુધી પહોંચે છે, જે તેમાં પાણીના ઉત્કલન બિંદુમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે. આને કારણે, તેમાં રહેલા પાણી અને ખોરાકને સામાન્ય કરતાં વધુ તાપમાન સુધી ગરમ થવાની તક મળે છે (), અને રસોઈ પ્રક્રિયા ઝડપી બને છે. આ અસરને કારણે, ઉપકરણને તેનું નામ મળ્યું.

ચોખા. 2. પ્રેશર કૂકર ()

વાતાવરણીય દબાણમાં ઘટાડા સાથે પ્રવાહીના ઉત્કલન બિંદુમાં ઘટાડો સાથેની પરિસ્થિતિ પણ જીવનમાં એક ઉદાહરણ છે, પરંતુ હવે ઘણા લોકો માટે રોજિંદા નથી. આ ઉદાહરણ ઊંચા પર્વતીય પ્રદેશોમાં ક્લાઇમ્બર્સની મુસાફરીને લાગુ પડે છે. તે તારણ આપે છે કે 3000-5000 મીટરની ઉંચાઈ પર સ્થિત વિસ્તારોમાં, વાતાવરણીય દબાણમાં ઘટાડો થવાને કારણે પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ નીચા મૂલ્યો સુધી ઘટાડી દેવામાં આવે છે, જે હાઈક પર ખોરાક બનાવતી વખતે મુશ્કેલીઓ તરફ દોરી જાય છે, કારણ કે અસરકારક ગરમીની સારવાર માટે ઉત્પાદનો આ કિસ્સામાં, તે સામાન્ય સ્થિતિમાં કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ સમય લે છે. લગભગ 7000 મીટરની ઊંચાઈએ, પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ પહોંચે છે, જે આવી પરિસ્થિતિઓમાં ઘણા ઉત્પાદનોને રાંધવાનું અશક્ય બનાવે છે.

પદાર્થોને અલગ કરવા માટેની કેટલીક તકનીકો એ હકીકત પર આધારિત છે કે વિવિધ પદાર્થોના ઉત્કલન બિંદુઓ અલગ છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો આપણે ગરમ તેલને ધ્યાનમાં લઈએ, જે એક જટિલ પ્રવાહી છે જેમાં ઘણા ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે, તો પછી ઉકળતા પ્રક્રિયા દરમિયાન તેને ઘણા જુદા જુદા પદાર્થોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. આ કિસ્સામાં, હકીકત એ છે કે કેરોસીન, ગેસોલિન, નેપ્થા અને બળતણ તેલના ઉત્કલન બિંદુઓ અલગ છે, તેઓને વિવિધ તાપમાને બાષ્પીભવન અને ઘનીકરણ દ્વારા એકબીજાથી અલગ કરી શકાય છે. આ પ્રક્રિયાને સામાન્ય રીતે અપૂર્ણાંક કહેવામાં આવે છે (ફિગ. 3).

ચોખા. 3 તેલનું અપૂર્ણાંકમાં વિભાજન ()

કોઈપણ ભૌતિક પ્રક્રિયાની જેમ, ઉકળતા કેટલાક આંકડાકીય મૂલ્યનો ઉપયોગ કરીને વર્ગીકૃત થયેલ હોવું જોઈએ, આ મૂલ્યને વરાળની વિશિષ્ટ ગરમી કહેવામાં આવે છે.

આ મૂલ્યના ભૌતિક અર્થને સમજવા માટે, નીચેના ઉદાહરણને ધ્યાનમાં લો: 1 કિલો પાણી લો અને તેને ઉત્કલન બિંદુ પર લાવો, પછી માપો કે આ પાણીને સંપૂર્ણપણે બાષ્પીભવન કરવા માટે કેટલી ગરમીની જરૂર છે (ગરમીના નુકસાનને ધ્યાનમાં લીધા વિના) - આ મૂલ્ય પાણીના બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમી જેટલી હશે. અન્ય પદાર્થ માટે, આ ગરમીનું મૂલ્ય અલગ હશે અને આ પદાર્થના બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમી હશે.

બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમી એ આધુનિક ધાતુ ઉત્પાદન તકનીકોમાં ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા છે. તે તારણ આપે છે કે, ઉદાહરણ તરીકે, લોખંડના ગલન અને બાષ્પીભવન દરમિયાન તેના અનુગામી ઘનીકરણ અને ઘનકરણ સાથે, એક સ્ફટિક જાળી એક રચના સાથે રચાય છે જે મૂળ નમૂના કરતાં વધુ શક્તિ પ્રદાન કરે છે.

હોદ્દો: બાષ્પીભવન અને ઘનીકરણની ચોક્કસ ગરમી (ક્યારેક સૂચવવામાં આવે છે).

માપનનું એકમ: .

પદાર્થોના બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમી પ્રયોગશાળા પ્રયોગોનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે, અને મૂળભૂત પદાર્થો માટેના તેના મૂલ્યો યોગ્ય કોષ્ટકમાં સૂચિબદ્ધ છે.

પદાર્થ

કામનો હેતુ

થર્મોડાયનેમિક્સ કોર્સ "વોટર વેપર" ના વિષય પર સૈદ્ધાંતિક સામગ્રીમાં નિપુણતા અને એકીકરણ, તેમજ પ્રાયોગિક પદ્ધતિઓમાં નિપુણતા અને પ્રાપ્ત ડેટાની પ્રક્રિયા, "પાણી અને પાણીની વરાળના થર્મોફિઝિકલ ગુણધર્મો" કોષ્ટકો સાથે પરિચિતતા.

1. પ્રાયોગિક ઇન્સ્ટોલેશનના ડાયાગ્રામનો અભ્યાસ કરો, તેને ચાલુ કરો અને તેને આપેલ સ્થિર થર્મલ શાસનમાં લાવો.

2. પદ્ધતિસરની સૂચનાઓ અનુસાર પ્રયોગ હાથ ધરો, કોષ્ટક 1 ભરો.

3. પ્રયોગમાં પાણીના બાષ્પીભવન પર ખર્ચવામાં આવતી ચોક્કસ ગરમી નક્કી કરો.

4. બાષ્પીભવનની આઇસોબેરિક પ્રક્રિયા માટે, સંતૃપ્તિ રેખા અને શુષ્ક સંતૃપ્ત વરાળ પરના પાણીના પરિમાણોના ટેબ્યુલેટેડ મૂલ્યો તેમજ બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમી નક્કી કરો.

5. પ્રાયોગિક પરિસ્થિતિઓ માટે બાષ્પ સંતૃપ્તિ રેખા પર પ્રવાહીની આંતરિક ઊર્જાની ગણતરી કરો.

6. ટેબ્યુલેટેડ એકના સંબંધમાં બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમીના મળેલા મૂલ્યની ભૂલની ગણતરી કરો.

7. P-v અને T-s આકૃતિઓમાં દેવાર જહાજમાં થતી પ્રક્રિયાઓનું નિરૂપણ કરો.

8. કાર્ય વિશે નિષ્કર્ષ દોરો.

મેથોડોલોજિકલ સૂચનાઓ

પ્રવાહીમાંથી વાયુયુક્ત અવસ્થામાં પદાર્થના સંક્રમણને બાષ્પીભવન કહેવામાં આવે છે, અને વિપરીત સંક્રમણને ઘનીકરણ કહેવામાં આવે છે. પ્રવાહીનું ઉકાળવું એ પ્રવાહીની અંદર બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયા છે જે દબાણ દ્વારા નિર્ધારિત કડક રીતે વ્યાખ્યાયિત તાપમાન t n, °C પર થાય છે. જો સમાન પદાર્થના પ્રવાહી તબક્કા સાથે વાયુયુક્ત તબક્કો અસ્તિત્વમાં હોય, તો તેને વરાળ કહેવામાં આવે છે. સિસ્ટમનો વાયુ તબક્કો શુષ્ક સંતૃપ્ત વરાળ છે, અને પ્રવાહી તબક્કો એક પ્રવાહી છે જે વરાળની શરૂઆતને અનુરૂપ સ્થિતિને જાળવી રાખે છે.

આઇસોબેરિક-આઇસોથર્મલ પ્રક્રિયા અનુસાર બાષ્પીભવન દરમિયાન, થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમ અનુસાર, તબક્કાના પરિવર્તનની ચોક્કસ ગરમી (બાષ્પીકરણની ચોક્કસ ગરમી) r, J/kg,

r = u" - u" + p (v" -v"), (1)

r = i" - i" , (2)

ક્યાં તમે", i", v" - અનુક્રમે, આંતરિક ઊર્જા, એન્થાલ્પી, J/kg, અને શુષ્ક સંતૃપ્ત વરાળનું ચોક્કસ વોલ્યુમ, m 3/kg;

u", i", v" - અનુક્રમે આંતરિક ઊર્જા, એન્થાલ્પી, J/kg, અને સંતૃપ્તિની સ્થિતિમાં પ્રવાહીનું ચોક્કસ પ્રમાણ, m 3 /kg.

દબાણ p, Pa, વિશિષ્ટ સૂચકાંકો સાથે ચિહ્નિત થયેલ નથી, કારણ કે તે સમગ્ર તબક્કાના સંક્રમણ દરમિયાન બદલાતું નથી અને તે સંતૃપ્તિ દબાણની બરાબર છે.

આમ, બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમીમાં તબક્કો સંક્રમણ દરમિયાન પદાર્થની આંતરિક ઊર્જામાં ફેરફાર અને વોલ્યુમ ફેરફારના કાર્યનો સમાવેશ થાય છે.

બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમી કાર્યાત્મક રીતે રાજ્યના પરિમાણો સાથે સંબંધિત છે. વ્યવહારમાં ઉપયોગમાં લેવાતા મોટાભાગના પદાર્થો માટે, સંતૃપ્તિ રેખા પર પ્રવાહી અને વરાળના ગુણધર્મો નિર્ધારિત અને ટેબ્યુલેટ કરવામાં આવે છે. આ કોષ્ટકો સંતૃપ્તિ રેખા પર p અને t ની કિંમતો અને v", v", i", i", r, s", s" જથ્થાના અનુરૂપ મૂલ્યો દર્શાવે છે. સંતૃપ્તિ રેખા u", J/kg અને શુષ્ક સંતૃપ્ત વરાળ u", J/kg પર પ્રવાહીની આંતરિક ઊર્જા સમીકરણો દ્વારા તે મુજબ નક્કી કરવામાં આવશે.

u" = i" -pv" (3)

u" = i" -pv" (4)

પ્રાયોગિક સેટઅપ

રેખાંકન. પ્રાયોગિક સેટઅપ ડાયાગ્રામ

પ્રાયોગિક સેટઅપ (આકૃતિ)માં ઇલેક્ટ્રિક હીટર 2 સાથે દેવર ફ્લાસ્ક 1 નો સમાવેશ થાય છે, જેમાં વાલ્વ 4 દ્વારા નિયંત્રિત કન્ટેનર 3 માંથી નિસ્યંદિત પાણીનો એક ભાગ રેડવામાં આવે છે. કન્ડેન્સર 5 માં પરિણામી વરાળ, જેના દ્વારા નળનું પાણી પસાર થાય છે, વળે છે. પ્રવાહીમાં. કંટ્રોલ લેમ્પ 8 અનુસાર વાલ્વ 7 દ્વારા પાણીનો પ્રવાહ નિયંત્રિત થાય છે. પરિણામી કન્ડેન્સેટ માપવાના સિલિન્ડરમાં એકત્રિત કરવામાં આવે છે 9. કંટ્રોલ પેનલ પર છે: "નેટવર્ક" સ્વીચ 10, વોલ્ટમીટર 11, એમીટર 12, મોડ સ્વીચ 13; 6 - ગ્લાસ ફનલ.

પ્રાયોગિક પદ્ધતિ

1. સ્વીચ 10 ને "1" પર ફેરવીને ઇન્સ્ટોલેશન ચાલુ કરો.

2. મોડ સ્વીચ 13 ને "ફિલિંગ" પોઝિશન પર સેટ કરીને દેવાર જહાજ 1 નું ભરણ તપાસો. જો ગ્રીન સિગ્નલ લેમ્પ “વહાણ ભરાઈ ગયું છે” પ્રકાશિત થાય છે, તો તમે પ્રયોગ શરૂ કરી શકો છો. નહિંતર, વાસણ નિસ્યંદિત પાણીથી ભરેલું છે, જેના માટે વાલ્વ 4 ખોલવામાં આવે છે, જ્યારે ગ્રીન સિગ્નલ લેમ્પ લાઇટ થાય છે, વાસણને ચુસ્તપણે બંધ કરો.

3. સ્વીચ 13 ને "હીટિંગ" સ્થિતિમાં ફેરવો.

4. ઓટોટ્રાન્સફોર્મર નોબ 14 ને ફેરવીને, શિક્ષક દ્વારા ઉલ્લેખિત હીટર U, V (અને વર્તમાન I, A) પર વોલ્ટેજ મૂલ્ય સેટ કરો.

5. વાલ્વ 7 ખોલીને કન્ડેન્સર 5 ને ઠંડુ પાણી સપ્લાય કરો અને કંટ્રોલ લેમ્પ 8 અનુસાર પાણીના પ્રવાહને સમાયોજિત કરો.

6. જ્યારે દેવાર વાસણમાં ઉકળતા પાણીનો સ્થિર મોડ સ્થાપિત કરો (15-20 સે.મી. કન્ડેન્સેટ સિલિન્ડર 9 માપવા માટે એકત્રિત કરવામાં આવશે), શિક્ષક દ્વારા ઉલ્લેખિત રકમમાં કન્ડેન્સેટનું નિયંત્રણ સંગ્રહ હાથ ધરો (V, m 3) . નિયંત્રણ સંગ્રહ t, s નો સમયગાળો સ્ટોપવોચનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે.

7. બેરોમીટરનો ઉપયોગ કરીને, વાતાવરણીય દબાણ Pa, mmHg નક્કી કરો.

8. અવલોકન કોષ્ટકમાં માપન ડેટા દાખલ કરો અને તેના પર શિક્ષક દ્વારા સહી કરો.

9. સ્વીચ “0” ફેરવીને ઇન્સ્ટોલેશન ચાલુ કરો, વાલ્વ 7 બંધ કરો, ઓટોટ્રાન્સફોર્મર હેન્ડલને કાઉન્ટરક્લોકવાઇઝ કરો જ્યાં સુધી તે અટકે નહીં, કન્ડેન્સેટને કન્ટેનર 3 માં ડ્રેઇન કરો.

કોષ્ટક 1

માપન નંબર			મીમી rt કલા.

પ્રાયોગિક ડેટાની પ્રક્રિયા

1. 1 કિગ્રા પાણી r op, J/kg ના બાષ્પીભવન પર ખર્ચવામાં આવેલી ગરમીની માત્રાની ગણતરી કરો:

r op = (W - Q)  / (Vr),

જ્યાં W = UI - હીટર પાવર, W;

Q = 0.04W - ગરમીનું નુકશાન, W;

r - કન્ડેન્સેટ ઘનતા, kg/m3. આપણે r = 1000 kg/m3 લઈએ છીએ.

2. એમ માનીને કે વાતાવરણીય દબાણ પર પાણી ઉકળે છે, સંતૃપ્તિ રેખા અને સૂકી સંતૃપ્ત વરાળ પરના પાણીના પરિમાણોના ટેબ્યુલેટેડ મૂલ્યો નક્કી કરો, જે કોષ્ટક 2 માં દાખલ કરવામાં આવ્યા છે.

કોષ્ટક 2

	i", kJ/kg	S", kJ/(kgK)		i", kJ/kg	S", J/(kgK)

3. સૂત્રો (3) અને (4) નો ઉપયોગ કરીને સંતૃપ્તિ રેખા u" અને શુષ્ક સંતૃપ્ત વરાળ u", kJ/kg પર પાણીની આંતરિક ઊર્જાના મૂલ્યોની ગણતરી કરો.

4. સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ટેબ્યુલેટેડ r, kJ/kg ના સાપેક્ષમાં બાષ્પીભવન r op, kJ/kg ની ચોક્કસ ગરમીના મળેલ મૂલ્યની ભૂલ, %, ગણતરી કરો:

D = (r op - r) 100 / r.

5. P-v અને T-s આકૃતિઓમાં દેવાર જહાજમાં થતી પ્રક્રિયાઓને ગ્રાફિકલી રીતે રજૂ કરો.

6. કાર્ય વિશે નિષ્કર્ષ દોરો.

સ્વ-તૈયારી માટેના પ્રશ્નો

1. પ્રવાહી બાષ્પીભવન; પ્રવાહીના ઉકળતા અને બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયાઓનો સાર.

2. P-v અને T-s આકૃતિઓમાં પ્રવાહીના સુપરહીટેડ સ્ટીમમાં સંક્રમણની આઇસોબેરિક પ્રક્રિયા.

3. શુષ્કતા x = 0 અને x = 1 ની ડિગ્રી સાથે સીમા વણાંકો, પદાર્થની જટિલ સ્થિતિ

4. ખ્યાલો: સંતૃપ્તિ રેખા પર પ્રવાહી, ભીની સંતૃપ્ત વરાળ, સૂકી સંતૃપ્ત વરાળ, સુપરહીટેડ વરાળ.

5. પ્રવાહી વરાળની ચોક્કસ ગરમી.

6. શુષ્કતાની ડિગ્રી, વરાળની ભેજની ડિગ્રી.

7. પાણી અને પાણીની વરાળના થર્મોફિઝિકલ ગુણધર્મોના કોષ્ટકો, તેમનો અર્થ.

8. ભીની વરાળના પરિમાણોનું નિર્ધારણ.

9. પાણીની વરાળનો i-s આકૃતિ, તેનો હેતુ.

10. P-v, T-s, i-s આકૃતિઓમાં સ્ટીમ થર્મોડાયનેમિક પ્રક્રિયાઓ.

ગ્રંથસૂચિ

1. થર્મલ એન્જિનિયરિંગ / એડ. એ.પી. બાસ્કાકોવા - એમ.: એનર્ગોઇઝડટ, 1991. - 224 પી.

2. નેશચોકિન વી.વી. ટેકનિકલ થર્મોડાયનેમિક્સ અને હીટ ટ્રાન્સફર - એમ.:: હાયર સ્કૂલ, 1980. - 496 પી.

3. યુદૈવ બી.એન. ટેકનિકલ થર્મોડાયનેમિક્સ. હીટ ટ્રાન્સફર - એમ.: હાયર સ્કૂલ, 1998. - 480 પી.

4. રિવકિન એસ.એલ., એલેક્ઝાન્ડ્રોવ એ.એ. પાણી અને પાણીની વરાળના થર્મોફિઝિકલ ગુણધર્મોના કોષ્ટકો - એમ.: એનર્જીઆ, 1980. - 408 પી.

કામમાં વપરાતા ઉપકરણો અને એસેસરીઝ:

2. સ્ટીમ લાઇન (રબર ટ્યુબ).

3. કેલરીમીટર.

4. ઇલેક્ટ્રિક સ્ટોવ.

5. થર્મોમીટર.

6. વજન સાથે તકનીકી ભીંગડા.

7. બીકર.

કાર્યનો હેતુ:

પ્રાયોગિક ધોરણે પાણીના બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમી નક્કી કરવાનું શીખો.

I. સૈદ્ધાંતિક પરિચય.

પદાર્થ અને પર્યાવરણ વચ્ચે ઊર્જા વિનિમયની પ્રક્રિયામાં, પદાર્થનું એકત્રીકરણની એક અવસ્થામાંથી બીજી (એક તબક્કાની અવસ્થામાંથી બીજી અવસ્થામાં) સંક્રમણ શક્ય છે.

પ્રવાહીમાંથી વાયુ અવસ્થામાં પદાર્થનું સંક્રમણ કહેવાય છે બાષ્પીભવન

બાષ્પીભવન અને ઉકળવાના સ્વરૂપમાં બાષ્પીભવન થાય છે.

બાષ્પીભવન કે જે પ્રવાહીની મુક્ત સપાટીથી જ થાય છે તેને કહેવામાં આવે છે બાષ્પીભવન .

બાષ્પીભવન પ્રવાહીના કોઈપણ તાપમાને થાય છે, પરંતુ વધતા તાપમાન સાથે પ્રવાહીના બાષ્પીભવનનો દર વધે છે.

બાષ્પીભવન કરતું પ્રવાહી ઠંડું થઈ શકે છે જો તેને બહારથી સઘન ગરમી પૂરી પાડવામાં ન આવે, અથવા જો બહારથી સઘન ગરમી પૂરી પાડવામાં આવે તો તે ગરમ થઈ શકે છે.

બાષ્પીભવન કે જે પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થામાં અને સતત તાપમાને થાય છે તેને કહેવામાં આવે છે ઉકળતા

ઉત્કલન બિંદુ પ્રવાહીની સપાટી પરના બાહ્ય દબાણ પર આધાર રાખે છે.

સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર પ્રવાહીનું ઉત્કલન બિંદુ કહેવામાં આવે છે ઉત્કલન બિંદુ આ પ્રવાહીની.

બાષ્પીભવન દરમિયાન, પદાર્થની આંતરિક ઊર્જા વધે છે, તેથી, પ્રવાહીને વરાળમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે, ગરમીના વિનિમયની પ્રક્રિયા દ્વારા તેને ગરમી પૂરી પાડવી આવશ્યક છે.

સ્થિર તાપમાને પ્રવાહીને વરાળમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે જરૂરી ગરમીની માત્રા કહેવાય છે બાષ્પીભવનની ગરમી.

મૂલ્ય વરાળમાં રૂપાંતરિત પ્રવાહીના સમૂહના સીધા પ્રમાણસર છે:

જથ્થા g, જે પદાર્થના પ્રકાર અને બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ પર બાષ્પીભવનની ગરમીની અવલંબનને લાક્ષણિકતા આપે છે, તેને કહેવામાં આવે છે. બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમી . બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમી સતત તાપમાને પ્રવાહીના એકમ સમૂહને વરાળમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે જરૂરી ગરમીના જથ્થા દ્વારા માપવામાં આવે છે:

SI માં, બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમીમાં માપવામાં આવે છે.

મૂલ્ય તે તાપમાન પર આધારિત છે કે જેના પર બાષ્પીભવન થાય છે. અનુભવ દર્શાવે છે કે જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમી ઘટતી જાય છે. બતાવેલ આલેખ (ફિગ. 1) પાણી માટે નિર્ભરતા દર્શાવે છે.

આ કાર્યમાં, પાણીની વરાળના ઘનીકરણ માટે ગરમી સંતુલન સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને ઉકળતા પ્રક્રિયા દ્વારા પાણીના બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમી નક્કી કરવામાં આવે છે. આ કરવા માટે, એક કેલરીમીટર (K) લો (ફિગ. 2 જુઓ), જેમાં તાપમાન પર પાણી હોય છે, ઉકળતા બિંદુ ધરાવતા પાણીની વરાળ ફ્લાસ્કમાંથી સ્ટીમ લાઇન P દ્વારા કેલરીમીટરના ઠંડા પાણીમાં દાખલ થાય છે, જ્યાં તે ઘટ્ટ થાય છે.

થોડા સમય પછી, સ્ટીમ લાઇન ટ્યુબ દૂર કરવામાં આવે છે અને કેલરીમીટરમાં સ્થાપિત તાપમાન માપવામાં આવે છે અને કેલરીમીટરમાં દાખલ કરેલ વરાળનો સમૂહ નક્કી કરવામાં આવે છે.

પછી ગરમી સંતુલન સમીકરણ સંકલિત કરવામાં આવે છે.

જ્યારે વરાળનો સમૂહ ઘટ્ટ થાય છે, ત્યારે ગરમી છોડવામાં આવે છે.

ઘનીકરણની ચોક્કસ ગરમી ક્યાં છે (બાષ્પીકરણની વિશિષ્ટ ગરમી પણ). કન્ડેન્સ્ડ વરાળ તાપમાન પર પાણીમાં ફેરવાય છે, જે પછી, જ્યારે તાપમાને ઠંડુ થાય છે, ત્યારે ગરમી છોડે છે.

(4)

વરાળના ઘનીકરણ અને ગરમ પાણીના ઠંડક દરમિયાન છોડવામાં આવતી ગરમી કેલરીમીટર અને તેમાં રહેલા પાણી દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. આને કારણે તેઓ તાપમાનથી તાપમાન સુધી ગરમ થાય છે . કેલરીમીટર અને ઠંડા પાણી દ્વારા પ્રાપ્ત ગરમીની ગણતરી સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે:

ઉષ્મા સંતુલન સમીકરણ હીટ ટ્રાન્સફર દરમિયાન ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદા અનુસાર સંકલિત કરવામાં આવે છે.

ગરમીના વિનિમય દરમિયાન, તમામ સંસ્થાઓ દ્વારા આપવામાં આવતી ગરમીના જથ્થાનો સરવાળો જેમની આંતરિક ઊર્જામાં ઘટાડો થાય છે તે તમામ સંસ્થાઓ દ્વારા પ્રાપ્ત ગરમીના જથ્થાના સરવાળો સમાન છે જેમની આંતરિક ઊર્જા વધે છે:

(6)

અમારા કિસ્સામાં, કેલરીમીટરમાં ઉષ્મા વિનિમય માટે, અમે ધારીએ છીએ કે પર્યાવરણને ગરમીનું કોઈ નુકસાન નથી. તેથી, અમે ફોર્મમાં સમીકરણ (6) લખીએ છીએ: અથવા

આ સમીકરણમાંથી આપણે પ્રાયોગિક પરિણામોના આધારે મૂલ્યની ગણતરી માટે કાર્યકારી સૂત્ર મેળવીએ છીએ:

2. કાર્યની પ્રગતિ.

1. એક કોષ્ટક દોરો જેમાં માપન અને ગણતરીઓના પરિણામો વર્ણનના અંતે આપેલા ફોર્મમાં દાખલ કરવામાં આવશે.

2. કેલરીમીટરના આંતરિક જહાજનું વજન કરો અને પરિણામી મૂલ્ય કોષ્ટકમાં દાખલ કરો.

3. બીકરનો ઉપયોગ કરીને, 150-200 મિલી ઠંડુ પાણી માપો, તેને કેલરીમીટરમાં રેડો અને પાણી (m 2) વડે કેલરીમીટરના આંતરિક પાત્રના સમૂહને માપો. પાણીનો સમૂહ શોધો:

m માં = m 2 – m થી

કોષ્ટકમાં ઠંડા પાણીના સમૂહને રેકોર્ડ કરો.

4. કેલરીમીટરનું પ્રારંભિક તાપમાન અને તેમાં પાણીનું મૂલ્ય માપો, તેને કોષ્ટકમાં લખો.

5. કેલરીમીટરના પાણીમાં સ્ટીમ લાઇનની ટોચ નીચે કરો અને જ્યાં સુધી પાણીનું તાપમાન 30°K - 35°K (ગરમીના વિનિમય પછી q-તાપમાન) ના વધે ત્યાં સુધી વરાળમાં આવવા દો.

6. કેલરીમીટરના આંતરિક કાચનું વજન કરો અને કન્ડેન્સ્ડ વરાળનો સમૂહ નક્કી કરો. કોષ્ટકમાં પરિણામ લખો. ()

7. પાણીની ચોક્કસ ઉષ્મા ક્ષમતા અને કેલરીમીટર પદાર્થ (એલ્યુમિનિયમ) ના મૂલ્યો અને પાણીના બાષ્પીભવનની વિશિષ્ટ ગરમીના ટેબ્યુલેટેડ મૂલ્ય માપન અને ગણતરીના પરિણામોના કોષ્ટકમાં આપવામાં આવ્યા છે.

8. સૂત્ર (7) નો ઉપયોગ કરીને, પાણીના બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમીની ગણતરી કરો.

9. સૂત્રોનો ઉપયોગ કરીને ટેબ્યુલર પરિણામની તુલનામાં પ્રાપ્ત પરિણામની સંપૂર્ણ અને સંબંધિત ભૂલની ગણતરી કરો:

;