【沸腾】

在一定压强下,被加热的液体温度升高到某一程度时,液体不仅表面汽化,内部也同时产生剧烈的汽化,这种现象叫“沸腾”。沸腾只能在某一特定温度(即沸点)时发生。在沸腾过程中,液体虽然不断地吸收热量, 但温度保持不变。从微观角度看沸腾的过程,大体可分两个阶段:沸腾前, 烧杯里的水被加热,由于水中溶有空气,在杯底及壁上出现了小气泡,这些小气泡是杯内壁及底部所吸附的空气被分离出来的。小气泡的周围都是水,水就要向气泡里不断地蒸发。小气泡的体积小,里面的气很快就达到饱和状态,所以气池里不仅有空气而且还有饱和的水汽。当水温继续升高时,小气泡里的饱和蒸汽压也就逐渐增大,于是它的体积也随之增大,在浮力作用下,汽泡脱离杯底及器壁而上升,同时,遗留在底面上的少量空气,又逐渐形成新的汽泡而上升。当汽泡上升到比较冷的水的上层时,由于泡内的饱和汽压小于外部的压强,汽泡又逐渐变小,以使泡内的饱和汽逐渐凝结成液体,最后只剩下空气和少量的水汽逃出液面;沸腾过程中, 随着温度的升高,汽泡里的饱和汽压也越来越大。等到水的温度升高到一定的程度时,汽泡内的饱和汽压增大到等于外部压强时,整个水层处在同一温度下,于是汽泡在上升过程中就不会再发生水汽凝结和体积缩小的现象。由于不断吸热,汽泡周围的水迅速地向汽泡内蒸发,汽泡的体积在上升过程中就不断地增大。最后当汽泡升到水面时裂开,放出大量的蒸汽, 此时杯内的水上下翻腾,形成沸腾现象。

由于液体的饱和汽压随温度的改变而改变。任何一种液体只有在一定的温度下才能沸腾,液体发生沸腾还必须是它的饱和汽压与外界压强相 等。当外界压强增大时,液体的饱和汽压也相应的增大。因此液体的沸点又与外界压强有关,它随外部压强的增大而升高,随外部压强的减小而降低。一般高压锅内达到 2 个大气压时,锅内温度可达到 120℃。

从宏观角度看沸腾与蒸发有所区别。但从相变机构看,沸腾与蒸发只是汽化的不同形式,并没有本质的区别。沸腾时,汽化仍在气、液分界面上以蒸发的方式进行。沸腾过程中只不过是在液体内部向上涌起大量的小汽泡,升到液面破裂而将大量蒸汽分子送出波面,加快了蒸发的速度。因此,可将沸腾看作是液体内部的汽泡界面上蒸发的过程。这样就大大地增加了气、液之间的分界面。