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碎瓷片,為什么能夠防止爆沸?

放大字體  縮小字體 發布日期:2022-02-24
核心提示:先說成因:對過熱液體繼續加熱,會驟然而劇烈地發生沸騰現象,這種現象稱為暴沸。或叫作崩沸。過熱是亞穩狀態。由于過熱液體內部
先說成因:
對過熱液體繼續加熱,會驟然而劇烈地發生沸騰現象,這種現象稱為“暴沸”。或叫作“崩沸”。過熱是亞穩狀態。由于過熱液體內部的漲落現象,某些地方具有足夠高的能量的分子,可以彼此推開而形成極小的氣泡。當過熱的液體溫度遠高于沸點時,小氣泡內的飽和蒸氣壓就比外界的壓強高,于是氣泡迅速增長而膨脹,以至由于破裂引起工業容器的爆炸。液體之所以發生過熱的原因是液體里缺乏形成氣泡的核心。為避免容器的暴沸,可在容器中放含有空氣的無釉陶塊等。

解決方案:
為了清除在蒸餾過程中的過熱現象和保證沸騰的平穩狀態,常加沸石,或一端封口的毛細管,因為它們都能防止加熱時的暴沸現象,把它們稱做止暴劑又叫助沸劑,值得注意的是,不能在液體沸騰時,加入止暴劑,不能用已使用過的止暴劑。
簡單說就是因為加熱時燒杯中的液體會向上沖,從而造成了一個個冒出來的“噴泉”,劇烈時甚至會濺出傷人,而沸石能夠有效的阻止液體的向上沖,使加熱時液體能夠保持平穩。
沸石能防暴沸相信大家都知道了,但是碎瓷片也能防暴沸。暴沸現象會使液體溫度回到沸點,有時是危險的,所以應該增加液體中的氣泡。究其原因在于,碎瓷片是一種多孔物質,即多孔性硅酸鹽,可作為沸石,能夠產生氣泡,使得熔劑沸騰時產生的氣體足以快速通順地脫離液面。沸石和碎瓷片具有相同的性質,原理一樣。純凈的液體由于缺少氣化核心,加熱超過沸點但是仍不沸騰,這種現象就是沸騰滯后現象。這時候,只要加一點碎瓷片就能使沸騰滯后現象打破,產生沸騰。
所以暴沸現象的產生是由于液體氣泡起著汽化核的作用,液體中的氣泡不斷減少,使得溫度即時超過了沸點,也不會沸騰,形成了過熱液體。這里要知道的一點是,過熱液體是非常不穩定的。當過熱液體侵入氣泡或者溫度突然急劇下降時,就會產生劇烈的沸騰,并且伴有爆裂聲。
碎瓷片由于含有很多的毛細孔,其中包括有氣體。在加熱沸騰時,氣體因為受熱逸出,從而產生更多的氣泡,補充缺少的氣泡,因此起到了防止暴沸的作用。

沸石的作用: 
沸石的作用就是使氣泡細化,沸石表面有很多微孔,表面能低,氣泡會優先在沸石表面生成,然后迅速排出,另外起到一定的阻隔作用,小氣泡不能聚集,就不會暴沸了。
暴沸是液體局部受熱致使溫度高于沸點而未出現沸騰(無汽化中心),當出現汽化中心立即汽化,局部產生很大的氣泡,是液體體積極速增加,帶動液體快速上升至液面破裂所產生的現象。
沸石的骨架構造比較空疏,比重約為2,其脫水后的空腔占一半;使用沸石,除了以上老師說的作用外,還有:其導熱性好,不至于熱量局部聚集;隨水翻滾,起攪拌作用,是液體受熱均勻;液體汽化在氣泡中容易進行,氣泡稍大即脫離,不易暴沸。
生活中的爆沸現象:
微波爐煮的開水會二次爆沸
■實驗器材:一個微波爐,兩個約150毫升的小玻璃杯和一個約300毫升的大玻璃杯,一些茶葉、咖啡粉和牛奶。
■實驗過程:水開后放咖啡粉爆沸溢出

往微波爐里煮沸的水里加咖啡粉。

先用普通鐵鍋將水燒開,關火后等水面平靜放入茶葉,水中沒有絲毫動靜。

接著,將裝了約120毫升自來水的小杯放入微波爐,用微波加熱3分鐘。時間到了,水已開始沸騰,戴好防護手套,將玻璃杯拿出來,此時水不再沸騰,恢復平靜。放了一小勺咖啡粉進去,水中冒出一些氣泡,但沒有沸騰,更沒有噴濺出來。

隨后,把小杯裝好水再放入微波爐加熱,時間為3分30秒,用同樣的方式再次實驗。

咖啡粉剛一放入,原本平靜的水面立即劇烈沸騰起來,大量氣泡充滿水杯并溢出來,比啤酒快速倒入酒杯產生的氣泡還快還多。

不過,不到5秒鐘,沸騰現象就消失了,水面恢復平靜,只是水少了許多。


放入茶葉也出現相同結果
     往微波爐里煮沸的水里加茶葉。

再次把裝水的小玻璃杯放入微波爐加熱3分鐘,端出后立即放入茶葉,結果僅有少量氣泡,不會沸騰。

加熱時間延長至3分30秒,玻璃杯中的水在微波爐內早已沸騰,再端出后,放入一小勺茶葉,水立即再次沸騰,不過,相對于放入咖啡粉,沸騰得不那么劇烈,時間也只有兩秒左右。

再把大玻璃杯裝上約240毫升自來水,放入微波爐加熱4分鐘,此時水還沒有沸騰,取出后放入茶葉,幾乎沒有什么氣泡產生。

隨后,裝水的大玻璃杯再次放回微波爐加熱,這次是5分鐘,水基本沸騰,取出后放入茶葉,只出現少量氣泡,沒有沸騰。

再將一個敞口的玻璃碗裝上約240毫升水,放入微波爐加熱5分鐘,水開始沸騰,取出后放入茶葉,水同樣沒有再次沸騰。

 

 牛奶煮開后放糖會“鼓氣”
     往微波爐里煮沸的牛奶里加糖。

在小玻璃杯中倒入大半杯鮮牛奶,放入微波爐中加熱兩分半鐘,牛奶已沸騰。

取出后,牛奶表面恢復平靜,這時放入一小勺白糖,牛奶突然從中間沸騰起來,像一個半圓的球,而不是冒出很多大氣泡。

兩三秒鐘后,沸騰現象消失。

釋疑:

從內向外加熱難以汽化  放茶葉后氣泡快速聚集。

為什么用普通方式煮的開水,平靜后加入咖啡粉或茶葉,水面“波瀾不驚”,而用微波爐煮的開水放入咖啡粉或茶葉,會再次沸騰?

一般情況下,用鍋等器具來加熱水時,熱量是逐漸滲透的。而微波爐是由內到外整體給水加熱的,加熱到一定時間,水溫已超過沸騰時的100℃,但熱量不能在容器內部循環,沒有附著的點,形不成氣泡,液體無法汽化,表面也沒有明顯的沸騰現象。放入咖啡粉或茶葉等固體物質時,在固體表面上會產生汽化,小氣泡會大量冒出來并聚集在一起,產生爆沸的現象。

編輯:songjiajie2010

 
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