Кипение жидкости происходит при одинаковой температуре всей жидкости, когда давление насыщенного пара этой жидкости равно внешнему давлению.

Давление насыщенного пара- такое давление, при котором:

1) жидкость перестаёт кипеть, если давление в сосуде в процессе кипения повышается;

2) начинает кипеть, если давление в сосуде понижается.

Из приведенных рассуждений ясно, что температура кипения жидкости зависит от внешнего давления. Чем ниже внешнее давление, тем ниже температура кипения жидкости. Этим объясняется хорошо известный факт, что на больших высотах, где атмосферное давление пониженное, жидкости кипят при температурах, более низких, чем на уровне моря. Это необходимо иметь в виду при анализе работы водопроводных систем на участках пониженного давления (всасывающие линии насосов, сифонный трубопровод). Температура и давление, при которых происходит кипение, связаны между собой. Их называют температурой и давлением насыщения ( t_н и p_н ).

Если увеличить подвод теплоты к кипящей жидкости, то парообразование будет протекать интенсивнее. Однако температура воды и пара всё же остаётся постоянной до тех пор, пока последняя капля жидкости не испарится. Пар, не содержащий частицы воды, но имеющий температуру и давление насыщения, называют сухим насыщенным паром.

Если к сухому насыщенному пару подводить теплоту при постоянном давлении, то температура его будет повышаться и сухой насыщенный пар перейдет в состояние перегретого. Встречающиеся в реальных условиях газы (например, газы, входящие в состав воздуха в атмосфере) обычно в высшей степени перегреты. Хорошим приближением уравнения состояния для сильно перегретых газов является уравнение (11.3).

Задача 12.1.Вывести условие кипения жидкости в виде аналитической зависимости.

Решение.Запишем выражение для давления p внутри пузырька с паром. Очевидно, что давлениеpкомпенсируется: внешним давлением p₀, гидростатическим давлением ( h- расстояние от центра пузырька до поверхности жидкости ) и давлением, создаваемым поверхностным натяжением жидкости (r- радиус пузырька). Итак:

.

Из опыта известно, что при понижении давления на свободной поверхности кипение может начаться, поэтому условие начала кипения будет таким:

,

где -давление насыщенного пара внутри пузырька.

Заметим, что при малых r давление достаточно велико и кипение происходит при сравнительно высоких температурах.