作业帮水加热后为什么会沸腾?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/20 21:50:18
水加热后为什么会沸腾?
水加热后为什么会沸腾?
水加热后为什么会沸腾?
这个问题用过去的理论只能是停留在宏观上,从微观上、从原理上要说清楚显然很困难.下面我们用分子振动理论来解释一下,是否更加有道理,请读者判定.\x0d振动论的观点是所有的物质分子都是处于振动状态,无外力作用时,是自由振动状态,有外力作用时是强迫振动状态,能量是通过分子振动传递进行交换的.温度是描述该种物质的分子振动激烈程度的一个参数,温度越高,表明分子振动越强烈,反之,分子振动微弱.\x0d以我们日常生活中用铁锅烧水为例.我们假定,火焰的分子振动频率是500次/秒,加热时铁锅的金属分子震动频率是300次/秒,水蒸气分子的分子振动频率是120次/秒,冷水的分子振动频率是20次/秒,水分子的振动频率超过100次/秒时就变成了气体.\x0d如果没有重力存在和加热过程是极其缓慢的情况下,水从液态加热成气态时,是不会出现沸腾现象的.只有在重力存在并且加热过程非常剧烈,水中的接收能量呈非均匀状态时,这种现象才会发生.微观分析如下：\x0d火焰分子以500次/秒的振动频率对金属（锅）外壁分子进行能量传递,然后沿着金属厚度方向,一个个金属分子在原地振动并向前传递能量,一直传递到金属内壁的最后一个分子.在这个过程中,整个金属分子的振动频率将近达到300次/秒.然后最后一个金属分子以300次/秒的振动频率对水层底部的分子进行能量传递,底部水分子本来的振动频率只有20次/秒,在受到金属分子传递的能量后,除了进行向其它分子能量传递的同时,它自身的振动频率也在增大.譬如,这时其它水分子的振动频率是30次/秒的话,如果底层的水分子达到40次/秒,那么它自身的能量就大于其它水分子.能量实际上是代表一种力,这个底层水分子自身就存在一个由下向上的作用力,这个作用力是金属提供的（传递的）.在这个作用力的作用下,底层有许多水分子就要运动,通过相互碰撞,本来它们可以往各个方向运动的,由于下方有一个强大的作用力存在,往下是不可能的了.沿平面四周运动?由于四周有一个与其相等的反作用力存在,也是不可能的了.只有上方,上方的水分子振动频率只有30次/秒,而它们的振动频率达到40次/秒,以强胜弱,它们便以排挤的形式向上运动.注意,这时它们下面的作用力远远大于重力了.由于在整个锅底加热是非均匀的,这样就出现局部的水分子上升得快,另一些分子上升得慢,产生相对运动.这就是我们平常所说的水在开始加热阶段出现的对流现象.\x0d随着加热过程的不断进行,如果整个水中的分子振动频率达到80次/秒的话,那么如果局部的某些底层水分子由于加热过猛达到110次/秒的话,它们就以气体的形式出现.我们知道,气体的分子振幅远远大于液体分子的振幅,也就是说,分子的距离大.同样的分子数目,所占空间就大.这部分分子所组成的空间在周围水分子的作用下,就形成一个球形气泡.在向上运动时,呈椭球形.这个气泡的分子振动频率是110次/秒,而其它的水分子是80次/秒,与上述道理一样,它们就要通过排挤的形式向上运动.由于水中存在不均匀性,所以就出现一些气泡升腾,一些水分子向下运动,就整个水中的动态而言,就出现了水沸腾现象.