作者ewings (火星人当研究生)
看板Physics
标题Re: [问题] 隔水加热的水会不会沸腾
时间Thu Dec 6 22:06:10 2007
※ 引述《void (Not rejected again)》之铭言:
: ※ 引述《ewings (火星人当研究生)》之铭言:
: : 答案是..........会,但是所需要的时间是无限长
: : http://thermalmotion.net/b1.png
: : 这个图是一般蒸气机的热力循环,上半部1-2的部份就是沸腾的过程
: : 从图上的线可以看到,水得到能量,由1升到转折点1'再至2,其间的熵是增加的
: : 若水要释放能量,就必须降压降到3,也就是降温,再冷却释放能量到4
: : 不过2-3-4的过程却是发生在杯子外
: : 但是在容器a中的水,位置却是在1,因此b容器中,状态在2的水蒸气
: : 要将能量传给a中的容器,由2到1,代表需要降低熵,而熵是无法逆转的
: 问题在於 为什麽是b的"水蒸气"传热给a的水?
: a容器浮在水中 如果b没有被蒸乾 b的水也是可以传热给a
: 而达到沸腾时 b的水的温度也是100度C
: 而且 entropy并不是不能逆转 这样的讲法有语病
: 应该说system和environment的总和entropy一定要变大
: 但是单独system的entropy是可以变小的
因为有沸腾现象,所以不会出现超热水现象,加上水的热散失
所以并不会有水加热让水汽化的情况,只可能是蒸气加热
而气泡在底部生成後,还会受到部份加热,又由於气体热传系数低
所以气泡内的温度可以保持在略高於沸点
而期间的热散失,则由蒸气凝结,气泡变小来"负责"
局部区域的熵要变小,代表其他地方的熵要变大
这在这个例子中,a容器周遭都是水,若要局部的熵变小,代表
周遭区域违反第二定理
: : 所以需要无限长的时间,至宇宙毁灭,方能让a容器中的水沸腾
: : 或是必须将b容器密闭,使压力上升,而a容器保持开放,如此便能将
: : a容器中的水,相对转换为3的状态
: 这样想好了 若是假设容器传热效率极高热阻的可能性先忽略
: (除非热阻为零不然传热一定要有温差)
: 那整个问题可以想成一块放在金属在一锅沸水中 整锅水都会沸腾
: 在该假设下那块金属有没有把水隔成两半并不影响水会不会沸腾
事实上,只要拿着一块板子,隔绝在锅底,板子上方的区域就不会有气泡
在气泡成核的理论中,气泡的产生需要成核点与高於沸点的温度
当气泡於成核点生成时,由於表面张力的关系,气泡内部的压力会高於周遭液
体的压力,为了维持气泡,气泡内的温度必须略高於沸点,才能维持气泡不缩小
而气泡若要持续成长,让浮力大到脱离锅底,就必需要有高於沸点温度的热源一直供
应热,才能够使气泡一直成长,因此若锅底的温度只到达沸点,有再多的成核点,也
不会有沸腾的现象
因此在这个例子中,a容器内的液体是无法沸腾的
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诺贝尔和平奖的得主与航太工程师的不同之处在於...
前者只能打打嘴炮看看能不能打动想打仗的领导人和脑残的追随群众
後者直接让武器的价格上涨600倍
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 140.116.202.131
1F:→ sword1542:你的签名档好怪喔 12/06 22:11
2F:推 lamune:说得好 12/06 22:14