Может ли жидкость кипеть в закрытой посуде?

Название говорит само за себя. Когда кто-то наполняет контейнер (например, водой) и закрывает его, чтобы из него не мог выйти воздух, а затем непрерывно нагревает контейнер, может ли жидкость закипеть или полностью испариться?

Вы когда-нибудь видели одну из этих стеклянных штуковин с шарами на каждом конце? Содержит какую-то жидкость в легком вакууме, насколько я понимаю. Вы держите в руке один шар, и жидкость выливается из шара от тепла вашей руки.
Есть ли место для воздуха (или другого газа), когда контейнер закрыт?

Ответы (2)

Да, закипит. По сути, вы будете нагревать его при постоянном объеме. Я попытаюсь объяснить, что происходит с жидкостью (предположу, что это вода) при кипении. На этом изображении ниже показана фазовая диаграмма pVT (давление, объем, температура) для воды, которая представляет собой сложную трехмерную поверхность:

введите описание изображения здесь

Мы можем спроецировать эту поверхность вниз, чтобы создать ее двумерное представление, называемое ТВ-диаграммой (на изображении выше показаны аналогичные проекции слева и справа для pV и pT):

введите описание изображения здесь

Это поможет нам визуализировать то, что происходит на диаграмме состояния воды, когда она нагревается при постоянном объеме.

Мы начинаем с точки 1, где у нас есть вода, находящаяся в контейнере при атмосферной температуре, давлении и плотности. По мере добавления тепла состояние будет следовать по линии постоянного давления к точке 2. В точке 2 вода начнет кипеть. Температура будет оставаться постоянной, поскольку добавленная тепловая энергия переходит в скрытую теплоту для изменения состояния. Как только мы добираемся до точки 3, часть контейнера, которая изначально не содержала воды, теперь заполнена паром и больше не может расширяться, так как ограничена контейнером. Отсюда состояние будет следовать по вертикальной линии постоянной плотности — оно будет приобретать температуру и давление по мере добавления тепла, но плотность не изменится. В точке 4 давление увеличилось до точки, когда весь пар снова превратится в жидкую воду — теперь она явно горячее, чем раньше, и это s расширяется, чтобы заполнить контейнер. За пределами точки 4 температура и давление воды будут продолжать расти, и как только мы преодолеем критическую точку, мы будем иметьсверхкритический пар , который не является ни жидкостью, ни газом, но обладает некоторыми свойствами того и другого.

Надеюсь, это поможет!

Но разве давление насыщенного пара не предотвратит кипение?
Где у вас будет насыщенный пар? Если вы находитесь на линии насыщения справа от критической точки, то дальнейший нагрев повысит температуру и давление, и вы снова в конечном итоге окажетесь в области сверхкритической жидкости.
@adoion Вода не на 100% несжимаема, поэтому ее можно сжать, и вот что произойдет, у вас будет постоянный объем, но давление будет расти. Даже не превышая точку кипения, просто имея такое же количество молекул в газообразном состоянии, потребуется гораздо большее давление, чтобы оставаться в объеме первоначально жидкой воды.
Я думаю, это зависит от того, интерпретируете ли вы вопрос как означающий, что жидкость запечатана в контейнере с некоторым количеством газа или вместо этого запечатана в контейнере и полностью занимает его, без газа или области вакуума в контейнере. Если в контейнере абсолютно нет газа/вакуума, тогда жидкость закипит - после того, как контейнер взорвется.
@Hot Licks: в своем ответе я сделал предположение, что контейнер изначально был заполнен водой лишь частично (~ 80%), поскольку это не было четко указано. Если вначале он будет полностью заполнен, то (при условии, что сосуд бесконечно прочен) вода будет просто следовать вертикальной линии на диаграмме от точки 1, потому что она не может вообще расширяться с самого начала. Таким образом, на самом деле он вообще не будет кипеть и выделять пар, хотя по мере того, как он набирает тепло и давление, я думаю, что он все равно превратится в сверхкритическую жидкость.
@Hot Licks: хотя в реальной ситуации вполне возможно, что контейнер взорвется, если не выдержит давления.
@Time4Tea - Взорваться - это мягко сказано. Довольно часто случается, что неправильно установленный водонагреватель взрывается, и нередко устройство буквально пробивает крышу.
Разве это не примерно то, что происходит в скороварке?

я бы предположил, что если бы у вас был контейнер, который не может лопнуть, и он заполнен доверху, он бы сказал, что это жидкость, поскольку он не может расширяться, хотя давление повысилось бы, и жидкость нагрелась бы, но я не знаю конечно, но я уверен, что это то, что произойдет. -Дэвис.А

Добро пожаловать в Physics SE и спасибо за ваш ответ :) Как вы думаете, вы могли бы объяснить свою идею немного подробнее - как сейчас, по крайней мере, мне трудно ее точно понять.
Может ли жидкость кипеть в закрытой посуде?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v