化学论文

上次上课时同学们关于蒸发与沸腾的联系与区别展开了讨论,提出了许多用于解释的模型，有的很有创造性。我在课上也提出过自己的看法,但是并不能很好的解释。有位同学曾提出将水分解成许许多多个小气泡，我觉得很有意思。结合这个想法及网上资料，我讲讲我的看法。

由分子动理论,“在不停地做无规则运动的水分子中,总有一些速度大的分子能克服液面其它分子的吸引跑到水面外面去成为水蒸气分子”,这就是水的蒸发。因为分子的无规则运动总是使水中能量大的 分子与能量小的分子均匀的分布。因而实际上不可能有很大数目的能量大的分子突然在水中某一处集中。这就说明不可能有大的可见的气泡从液体中上升到表面逸出，而以平静的发生在表面的方式逃逸出动能足够大的分子。

至于沸腾，我觉得是一种特殊的蒸发，是需要条件的更为苛刻的蒸发。结合上述，要产生沸腾的剧烈现象，水中应有一部分能量高的分子在一起集中，形成蒸汽泡。对于这样的蒸汽泡的形成有这样的解释：一般的水中都混有微小的小空气泡及尘土等杂质;一般的容器壁上总有一些油渍尘土等杂质 ,在有杂质的地方水与容器壁没有完全密合 ,而是隔了一薄层空气。这些小空气泡及空气层很小,肉眼看不见,但是对分子来说那是很大的空间。气泡的里面是空气 ,周围是水，空气与水之间就存在一个水面，这是水的内部的水面。水中能量足够大的水分子也能单个分子逸出这水的内部的水面进入空气泡或空气层成为水蒸气分子,即在水的内部的水面上也能进行蒸发过程，这样就将水分解成很多部分，而且每部分都在进行着蒸发过程。这就是沸腾与蒸发的相似。

但也正是蒸汽泡的特殊，使得沸腾的形成具有苛刻性。热传递需要温度差和时间，在上层水温为 90 ℃ 左右时,锅底温度已在 100 ℃ 以上了。这时贴在锅底上的水的温度也已达到 100 ℃。再继续对水加热的时候,这些水中的能量足够大的水分子就通过空气泡及空气层的水面向外蒸发汽化,使它的体积急剧增大,使原来小到肉眼看不到的小气泡增大到看得到的小水蒸汽泡，并上升上来。小水蒸汽泡上升到了 90 ℃ 左右的水中,泡中原来的饱和水蒸气变成过饱和水蒸气,这些过饱和水蒸气 又通过周围的水面向水中液化,小水蒸汽泡消失。当水的温度升到 100 ℃( 沸点 ) ,并继续对水加热,这时从锅底上升上来的小水蒸汽泡就不会液化消失,而且还由于气泡周围的水中能量足够大的分子继续通过气泡的水面向泡内蒸发汽化而不断增大, 一直上升到水面 ,这时水就沸腾了。

因而温度的不同影响着沸腾的进行。并且要让该过程持续发生，就要不断加热，其目的是使水温趋于沸点，因为这样，蒸汽泡才会稳定的逸出。有三种情况：(1) 当气泡升到温度高于沸点的水中时 ,泡内的饱和气压就大于水面气压 ,气泡就膨胀 ,泡内的饱和水蒸气变成未饱和水蒸气 ,气泡周围的水通过气泡的水面向泡里蒸发汽化。水向气泡里蒸发汽化要吸收大量汽化

热 , 使气泡 周围的水冷却降温。只要水温略高出沸点 ,气泡内的饱和水蒸气就大于水面气压,气泡就会继续膨胀,蒸发汽化的吸热降温作用就一直进行。当气泡周围水的温度下降到沸点时 ,气泡的膨胀，气泡表面水的蒸发汽化的吸热作用以及水的降温全部停止。所以从锅底上升到上层水中的水蒸气泡总是使温度高于沸点的水的温度下降到沸点。(2) 当气泡上升到温度低于沸点的水中时,泡内的水蒸气变成过饱和水蒸气并通过气泡的水面向水中液化,气泡收缩。此时液化的水蒸气放出热量对气泡周围的水加热,当水温升到沸点时,液化停止,加热也就停止。所以水蒸气泡总是使温度低于沸点的水的温度上升到沸点。(3) 当气泡升到温度等于沸点的水中时,气泡里的饱和水蒸气压跟水面气压相等。气泡不膨胀也不收缩 ,不吸热也不放热。当气泡升到水面时,气泡把它在水中得到的水蒸气和热量释放到空气中。所以水蒸气泡使温度等于沸点的水的温度保持不变 .