• 過熱

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    過熱

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    在物理學中,過熱(有時稱為沸騰延遲或沸騰延遲)是液體被加熱到高于其沸點的溫度但沒有沸騰的現象。 這是所謂的亞穩態或轉移狀態,沸騰可能隨時發生,由外部或內部影響引起。 過熱是通過在干凈的容器中加熱均勻物質來實現的,沒有成核點,同時注意不要擾動液體。 這可以通過在非常光滑的容器中微波加熱水來實現。 擾亂水源可能導致不安全的熱水噴發并導致燙傷。

    原因

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    當水蒸氣的氣泡不受限制地增長并在表面破裂時,據說水會沸騰。 要使氣泡膨脹,溫度必須足夠高,使蒸氣壓超過環境壓力(主要是大氣壓)。 低于該溫度,水蒸氣氣泡會收縮并消失。

    過熱是這個簡單規則的一個例外; 有時觀察到液體不會沸騰,即使其蒸氣壓確實超過環境壓力。 原因是一種額外的力,即表面張力,它抑制了氣泡的生長。

    表面張力使氣泡像一個有彈性的氣球。 試圖收縮的皮膚會稍微升高內部壓力。 為了使氣泡膨脹,溫度必須升高到略高于沸點以產生足夠的蒸氣壓以克服表面張力和環境壓力。

    使過熱如此具有爆炸性的原因是,較大的氣泡比較小的氣泡更容易膨脹; 就像吹氣球一樣,最難的部分是開始。 事實證明,由于表面張力導致的超壓 Δ p {\displaystyle \Delta p} 與氣泡的直徑 d {\displaystyle d} 成反比。 也就是說,Δ p ∝ d ? 1 {\displaystyle \Delta p\propto d{-1}} 。

    這可以通過想象一個平面將氣泡分成兩半來得出。

    這意味著如果容器中xxx的氣泡很小,直徑只有幾微米,克服表面張力可能需要很大的 Δ p {\displaystyle \Delta p} ,需要超過沸點幾攝氏度。 一旦氣泡確實開始生長,表面張力就會降低,因此它會在正反饋回路中爆炸性地膨脹。 在實踐中,大多數容器都有劃痕或其他缺陷,這些缺陷會形成氣泡,產生起始氣泡,而含有小顆粒的不純水也會形成氣泡。 只有光滑的純凈液體容器才能可靠地過熱。

    通過微波爐發生

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    當在微波爐中加熱未受干擾的水容器時,可能會發生過熱。 取出容器時,由于沒有成核位點,可以防止沸騰,從而使表面平靜。 然而,一旦水受到干擾,其中一些就會猛烈地閃蒸成蒸汽,可能會從容器中噴出沸水。 可以通過推動杯子、插入攪拌裝置或添加速溶咖啡或糖等物質來觸發沸騰。

    過熱

    光滑的容器過熱的可能性更大,因為劃痕或碎屑會容納小氣泡,成為成核點。 在未受干擾的容器反復加熱和冷卻循環后,更有可能發生過熱,例如當忘記的咖啡杯在沒有從微波爐中取出的情況下重新加熱時。 這是由于加熱循環從溶劑中釋放出溶解的氣體,例如氧氣和氮氣。 有一些方法可以防止微波爐過熱,例如預先將非金屬物體(例如攪拌棒)放入容器中或使用有劃痕的容器。 建議不要將水微波加熱的時間過長。

    應用

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    過熱的液用于氣泡室。

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    1. 過熱
    2. 原因
    3. 通過微波爐發生
    4. 應用

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