降温沸腾的原理

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实验演示沸腾和液化原理

作者：徐双华

来源：《发明与创新(学生版)》2008年第07期

沸腾和液化是生活中常见的现象，我们并不陌生，但有些现象很特别，实验起来别有一番趣味，我们不妨来试一下。

实验一：烧不开的水

取一只容量为1000毫升的烧杯，盛以清水后置于三脚铁支架的石棉铁丝网上。再取一支试管，盛以半管清水后浸入烧杯水中，并用夹子固定在铁架台上，使它既不倾倒，也不碰触烧杯底部。将量程为0℃～100％的温度计插入试管水内，也固定在铁架台上。石棉铁丝网下置一酒精灯。整个实验装置如图(一)所示。

点燃酒精灯，使烧杯内的水沸腾。这时观察温度计，尽管已指示试管内：水温达到了100℃，试管内水却始终不会沸腾。这是为什么呢?

这要从水沸腾的原理谈起了。烧杯加热时，杯底和杯壁附有大量小气泡，里面含有空气和水汽。随着水温的升高，小气泡逐渐膨胀，最后在浮力作用下升到水面，同时杯底和杯壁上的空气又生成新的小气泡。在气泡上升过程中，由于烧杯水面温度低，使气泡中的水汽凝结成水，气泡又缩小。

但随着对流过程的进行，烧杯内水达到沸点温度(100℃)时，上升的气泡的体积就不会再缩小，而是在水面上破裂，使水汽从气泡里逸出，发生“咕嘟咕嘟”的声音，表明水烧开了。气泡内水汽的温度虽然也为100℃，但由于100℃的水转化成100℃的水汽需要吸收大量的汽化热，这种热量取自酒精灯的火焰。而在上述试管内，水仅能从烧杯沸水中获得100℃的水温，却怎么也得不到形成水汽的汽化热，因此，尽管它也含有气泡，但总是不能沸腾。 龙源期刊网

当然，要想让试管里的水沸腾，只要在烧杯内添加一些食盐就行，由于盐水沸点高于100℃，那么试管内气泡就能获得额外的汽化热了，也就有沸腾的可能了。下面我们就用实验二来验证。

实验二：哪一杯水先烧开

喷雾降温

【锦胜雾森环保科技】

问：什么是喷雾降温？

答：喷雾降温又称加湿降温，就是利用专用设备将水雾化，通过水雾扩散来降低周围环境的温度的技术。

问：喷雾降温适用于哪些场所？

答：喷雾降温适用于温泉、假山、自然人造景观、生态园、生态饭店、植物园、花卉园艺、畜牧业、室内外大型人员流动公共娱乐场所、厂房、露天餐厅、排当、舞台、连廊、休息亭、室内外餐厅、景区、广场、公园、绿化工程等。

问：喷雾降温具有什么功能？

答：喷雾降温主要的功能就是降低周围环境温度，除此之外，还可增加周围空间湿度达到防尘压尘、净化空气的目的，如果在水中加入消毒剂或香精则可以同时用于喷洒药液、环境消毒、消除异味等，更重要的是可以美化环境并创造出梦幻般的自然景观。

问：喷雾降温的原理是什么？

答：通过特殊雾化设备，将水雾化，也就是让液态水变成雾状样的极微细的气态颗粒，由于水的比热较大，雾状颗粒扩散蒸发就会吸收周围环境的热量，从而使周围环境温度降低。在运行过程中能产生大量的负离子，能有效杀灭病菌和净化空气。作为一种医疗手段，负离子对人体7个系统，近30多种疾病具有抑制、缓解和辅助治疗作用。负离子具有的杀菌，除臭，清除CO，氨气的作用，尤其对人体的保健作用更为明显。北京奥运会、上海世博会的室外降温就是利用喷雾降温的技术。

问：喷雾降温设备由哪些部件组成？

成都锦胜雾森环保科技的喷雾降温设备有以下几类：

1、离心式喷雾风机：分为手推式和悬挂式两种，由风桶、雾化盘、手推车（或旋转盘）组成，如图示：

优点：价格低廉，安装简单，使用方便，降温效果好，该设备只需要接通电源（220伏电压）水源即可使用，对水质无要求。缺点：有细小的噪音、雾化的颗粒稍大。

2、高压管路链接喷雾系统：由造雾主机、高压管路、喷头等组成。

优点：无噪音、雾化颗粒细，可部署于任何部位，喷雾量可控，降温效果好。

烘箱烘干的原理以及降温的阶段的注意事项

在对流干燥过程中，湿物料在干燥介质中，当介质温度超过环境的湿球温度时，湿物料的水分就开始蒸发。由于水分蒸发是吸热过程，故高温介质带来的热量，均被湿物料水分蒸发所吸收，故在等速干燥阶段，湿物料自身温度始终不会超过环境的湿球温度，通常湿球温度都不会超过60℃左右.由于采用顺流干燥，故随着湿物料水分的蒸发，高温介质温度也逐渐降低，关键是掌握好干燥机的出口，使其控制在等速干燥的终点，即物料与干燥介质脱离，因为进入降速干燥过程，由于高温介质给予物料的热量将高于水分蒸发所需的热量，物料温度会上升。为此，必须采用快速干燥，即根据物料的比重及粒度，合理控制介质速度。

干燥进入降速段。物料内部水份扩散速率小于表面水份汽化速率，物料表面没有足够的水份，故干燥速率降低。空气传给物料的热量大于水份汽化消耗热量，故物料表面温度不断提高，空气温度进一步降低。如果物料温度达到绝干程度，物料温度将与热风温度一致。

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沸腾与蒸发的关系

沸腾和蒸发是物质从液态到气态的两种过程。虽然它们都是液体转化为气体的过程，但它们的条件和方式却有所不同。

沸腾是液体受热后产生大量气泡并迅速升腾的过程。当液体受热后，温度逐渐升高。在一定温度下，液体内部分子的热运动变得更加剧烈，液体表面的分子也开始具有足够的能量逃离液体形成气体。当温度达到液体的沸点时，液体内部的分子剧烈运动，液体中形成大量气泡，气泡在液体中形成并迅速升腾，从而形成沸腾现象。

沸腾和蒸发的区别在于，沸腾是在液体的整个体积内部同时发生的，而蒸发是在液体表面上发生的。蒸发是指液体表面的分子因为温度和气体压力的作用而逃离液体形成气体的过程。液体表面的分子具有足够的能量逃离液体，经过一定时间后液体的质量会减少。蒸发速率受到温度、液体表面积、气体压力等因素的影响。

沸腾和蒸发的关系可以通过以下几个方面来理解：

1. 温度和压力：

沸腾是在一定温度下发生的，液体的沸点是固定的。而蒸发是在任意温度下发生的，液体的蒸发速率随温度的升高而增加。当温度达到液体的沸点时，液体会迅速沸腾。而蒸发是在液体表面分子具有足够能量时发生的，温度越高，分子热运动越剧烈，蒸发速率越快。

2. 液体性质： 沸腾和蒸发的速率受液体性质的影响。不同的液体由于分子间力的差异，其沸点和蒸发速率也不同。比如，水的沸点是100摄氏度，蒸发速率较慢，而酒精的沸点是78摄氏度，蒸发速率较快。

3. 外界条件：

沸腾和蒸发还受到外界条件的影响。沸腾需要液体受热，供给足够的热量才能发生。而蒸发则受到温度、湿度、风速等因素的影响。温度越高、湿度越低、风速越大，蒸发速率越快。

4. 应用：

沸腾和蒸发在日常生活中有着广泛的应用。例如，我们煮水时会观察到水的沸腾现象。在制冷过程中，液体的蒸发会带走热量，起到降温的作用。此外，蒸发还用于干燥衣物、制作食盐等。

总的来说，沸腾和蒸发是液体向气体转化的两种过程。沸腾是液体在一定温度下迅速产生气泡并升腾的过程，而蒸发是液体表面分子因热运动逃离液体形成气体的过程。它们的发生条件和方式不同，但都是液体向气体转化的表现形式。我们在日常生活中可以观察到沸腾和蒸发现象，并且可以根据它们的特点进行应用。