Víz forralása? Speciális esetek.

[link]

Ahogy hőt közölsz a rendszerrel, nőni fog a nyomás és a hőmérséklet, és a belinkelt fázisdiagram megfelelő pontjára fogsz jutni. A pontos paraméterektől függ, hogy melyik pontjára.

Ha az edény "elég nagy", a hőmérsékleted sokkal nagyobb mértékben nő, mint a nyomásod, és így az összes víz elpárolog, gázt kapsz eredményül. Ha az edény nem "elég nagy", azaz hasonlóan nagy mértékben nő a nyomásod és a hőmérsékleted is, akkor lehet hogy eléred a kritikus pontot, és szuperkritikus fluidum állapotba kerül a vized.

"Ez azt jelenti hogy a víz folyékony állapotban marad, annak ellenére hogy a hőmérséklete a forráspont felett van?"

ATMOSZFÉRIKUS forráspont fölött! De mivel zárt rendszerben forralsz, nő a nyomás, nő a forráspont.

"Ha úgy "forralok" vizet, hogy a tartályt vákuum alá helyezem, akkor ugyan úgy el kezd bugyogni szoba hőmérsékleten is. Ezt meddig csinálja?"

Amíg el nem forr, vagy el nem éri az egyensúlyi helyzetet, lásd fázisdiagram.

"Ha a víz betöltése után a tartályból ki van szívva a levegő jelentős része, ez után pedig a tartály le van zárva, akkor onnanstól kezdve ez egy zárt rendszer, nem fog kívülről energiát kapni. A víz meg bugyog bent?"

Ilyen esetben addig bugyog, amíg a vízpára és a folyékony víz egyensúlyba nem kerülnek.

"Ehhez pedig valamilyen energia felhasználás kell, nem? Hiszen az atomok folyamatosan mozognak."

Az atomok szabad mozgásához nem kell energiafelhasználás. Ahhoz persze kell, hogy elforralj egy kis vizet, de amit ide leírtál az így nem helytálló.

"Ha a rendszer tényleg zárt, akkor ez azt jelenti hogy egy idő múlva abba fog maradni ez a mozgás, a forrás?"

Beáll az egyensúly a folyadék és a gáz halmazállapot között, és onnantól nem bugyog.

Az utolsó pontra referálnék. Ezt úgy kell értelmezni hogyha van egy tökéletesen szigetelt amiben a benne lévő anyag semmilyen formában nem ad le, vagy veszít energiát. Akkor a benne lévő részecskék (atomok/molekulák) szabadon mozognak (gázoknál főleg),vagy rezegnek és nem veszítenek az energiájukból, kvázi örökké rezegnek a már bevitt energiából (vagy csak egymásnak adnak energiát és a rendszer energiaszintje mem változik).

A mozgás/rezgés "késztetése" jár energia bevitellel a fenntartása nem járna további energia bevitellel ilyen körülmények között.

Viszont ha megpróbálunk energiát kinyerni a mozgásukból azt két fő módon tehetnénk, az egyik a bevitt hőenergiát nyerhetnénk ki, de azzal lelassítva a részecskék mozgását és közeledve az abszolult 0 fokhoz elfogy a mozgási energiájuk. Ebből a folyamatból nem lehet energiát nyerni kb ezt csinálják a hűtőgépek is kinyerik a hőenergiát egy adott gázból.

A másik módszer a rezgésükből származó energia, de a részecskék nem egy irányba vibrálnak és mozgási energiájuk kiegyenlítik egymást így abból sem lehet energiát nyerni.

Lehet nem voltam minden részletben teljesen pontos de a lényeg hogy NINCS ingyen energia.

"Ez akkor is igaz, ha a levegő nem tud felvenni elég vizet (tehát kicsapódik belőle)? Vagy ilyen esetben a bugyogás nem marad abba?"

Meg kell különböztetni párát és víz gőzt.

Ebben az esetben nem számít a levegő víztartó képessége, ha a hőmérséklet a víz aktuális forráspont felett van (vagy energetikailag nem erényes a vízgőz lecsapódása). Ilyenkor úgy kell elképzelni mintha vitet és alkoholt öntenénk össze korlátlanul elegyednek, ugyan ez történik a levegővel víz gőzzel akármilyen arányban elegyedhetnek.

"Ha zárt térben teszem ezt, akkor mindig ezen a görbén fogok mozogni? Nem lehet olyan feltételek szabni (pl. víz/levegő arány) hogy ne ezen legyek?"

A gázok nem nagyon hatnak egymásra így gyakorlatilag mindegy hogy a légtérben milyen arányban van jelen levegő és gőz, csupán az egyesített nyomásuk számít.

A fázisgörbe nem szó szerint egy görbe(illetve nem teljesen), ez egy koordináta rendszer amit 3 vonal 3 térrészre bont ( a gyakorlatban lehet hogy több vonal/rész van de ez itt most nem releváns). A ez a három rész a három halmazállapotot jelöli. Azt hogy egy adott anyag milyen halmazállapotú lesz adott körülmények közt azt a hómérséklet és a nyomás adja meg (ez a koordináta rendszeren az x,y tengely) ezeknek zárják be azt a pontot a fázisgörbémén ami megadja az anyag adott tulajdonságait a feltételektől függően. Ez a pont a legritkább esetben esik a fázisokat elválasztó vonalakra, ha mégis azon van azt a hőmérsékletet hívjuk a forrás, olvadás és fagyási pontnak.

"Zárt térben nem fog elforrni, tehát ezt azt jelenti, hogy ha hirtelen leviszem a tartály nyomását mondjuk 1kPa-ra, akkor el kezd forrni a víz, majd utána eléri az egyensúlyi állapotot, vagyis lecsökken a hőmérséklete 5°C környékére? Vagy máshogy is el tudja érni azt a helyzetet?"

Ha nyomás alatt túlhevítesz egy adag vizet, majd hirtelen csökkented a nyomást, akkor egy gőzrobbanás jön létre. Ekkor a gőz nyomása hirtelen megnől majd lecsökken arra szintre hogy elérje a megfelelő egyensúlyi állapotot. Ekkor a maradék víz hőmérséklete biztos hogy csökkenni fogy mivek a párolgás endoterm, de kétlem hogy 5°-ra letudna hűlni ahhoz nagyon nagy gáztér kéne.

Én már láttam ilyet.

Ha normál 20 fokos vizet veszel, és vákuumot hozol létre felette, akkor csak egy kis része forr el, nagy része befagy.

A forráshoz sokkal több hő kell.