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生活中的化学工程考题5:为什么大火烧开的水壶,把火管掉时壶上面倒有了水汽出现?

(2016-09-12 09:55:41) 下一个

小时候家里都在冬天生炉子。炉子上的放水壶烧开水时,水烧开前和后,都用眼观察不到异常,可是关火以后,水壶上面有白汽出现。
这是为什么?

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评论
AtKL 回复 悄悄话 把这个物理原理教给中学生,应该很容易激发他们对物理和热力学的兴趣。博主的文章很有启发性,谢谢。
lcxml 回复 悄悄话 回复 '我爱丁二酸钠' 的评论 : 我很少来文学城,一来就乱回帖。抱歉。这个空气饱和度的确是应该用物理化学来解释。我不懂化学工程。本来想删掉,后来想想还是留着吧,作者都没删。或者有人和我犯一样的错误呢?正好一起纠正。
我爱丁二酸钠 回复 悄悄话 回复 'lcxml' 的评论 :
谢谢您的点评。
我们化学工程专业的学生,有两门基本专业课《物理化学》和《化工原理》。
物理化学这门课,主要是讲各种平衡。
化工原理这门课,主要是讲在一定推动力下的传递。
lcxml 回复 悄悄话 知识点:
初中物理,热传递的三种方式对流辐射传导,
大学物理,空气饱和度,压力,温度,体积的关系。
哎,看来小时候物理成绩好是真的,现在还没忘记光。我就很好奇,这么有趣的学科为什么大多数同学会觉得难还会不及格!可见人脑的构造,兴趣爱好真是太不一样了。
我爱丁二酸钠 回复 悄悄话 生活中的化学工程考题5答案
用煤球炉用好、用现在的煤气炉用好、甚至电炉用好,烧水过程中,炉子肯定是热的,热空气密度小,所以炉子周遭的空气是向上有流动的,或大或小。这是其一。
其二,当壶里的水开始沸腾时,产生了大量的水蒸气,这当然取决于水的蒸发速度,当然了,一般讲这都不会太慢。你不信,看看把一壶水完全蒸发需要多长时间?

大量的水蒸气混入周围的一些相对热的空气中,又由于大量水蒸气的产生带来了周围大量空气的搅动、混合和上升,其净结果是没有一个部位的水蒸气变得过饱和,所以也就没有水雾出现。

但是,当你突然关掉火时,水蒸气快速蒸发一下子失去了动力(哪怕是炉子带有余热,铁和不锈钢的比热才是多少,而水的比热和蒸发潜热是多少),空气的快速涌过来并且快速上升就没有了。这时候,徐徐上升的水蒸气与从周围流过来的相对冷的空气相遇,其结果是空气兜不住这么多的水蒸气,产生过饱和,水雾就出现了。

你做这样一个简单实验:当水仍然在沸腾时,您用手试一试水壶上方半尺处的温度,这里的空气是透明的、烫手的;当你突然关火、发现这个半尺高处有水雾,您再试试这时这里的温度。两者相差多少?
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