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為什麼水在鍋里還沒沸騰的時候關火會有大量的水蒸氣頓時升起? 不是還沒到沸點么?


現象觀察得好巧妙精細,我都從來沒有注意過,一開始也沒想通緣故,哈哈哈。結合qfzklm在評論區的提示,我想應該是這樣的。

高溫加速蒸發,水每時每刻都在蒸發。然而氣體的水是看不見的,而我們看見的白霧是水蒸氣飛到遠離熱源處,溫度下降凝結形成的小液滴。

至於關火的一瞬間,所有的溫度頓時下降了,造成一大片區域的水蒸氣都凝結了小液滴。

謝邀~


水蒸氣是無色透明的,你看到的白霧是水蒸氣凝結成的小水滴,白霧多說明此時凝結的多,凝結多的原因無非壓強增大、溫度降低。


題主你認為騰起的白霧是水蒸氣???

以下是我的初中物理老師的話:「你們嘞些哈兒,硬(en)是以為看到白煙煙就(dou)是水蒸氣!老子再提(dia)起耳朵給你個是個的說哈,水蒸氣看不到!你們看到的白煙煙是水霧!水蒸氣遇冷液化的小水滴!給老子記到!二回再錯!我要拿棒棒敲(kao)人!」


這個問題的關鍵在於每個水分子速度是不同的。

簡單說,溫度是和物體內部分子的平均動能成正比的(詳見章節附註)。然而水分子的速度分布是著名的麥克斯韋-玻爾茲曼分布(圖1)。

圖1:麥克斯韋-玻爾茲曼分布。橫軸是分子速度v,縱軸是概率值f(v)。途中M和R可以理解為分子質量和玻爾茲曼常數。曲線上的vrms就是決定整體溫度的分子速度。(來源:http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Kinetic/kintem.html)

所以,雖然我們宏觀上只有一個溫度值,水分子可以比平均速度動得更快。結果就是,一部分水分子能到達蒸發的速度/溫度。然後觀察的的蒸汽就是這部分水分子遇到外界更冷的空氣而冷凝形成的。

最後,同樣常溫下的水分子速度也是麥克斯韋-玻爾茲曼分布,雖然整體會更往左移,峰值更陡(圖2)。常溫下的水也有一部分分子會運動得更快。這就是為何水會蒸發。

圖2:三種不同溫度下的麥克斯韋-玻爾茲曼分布。三者中,溫度最低的是藍色曲線,最高的是綠色。(來源:https://en.m.wikipedia.org/wiki/Maxwell–Boltzmann_distribution)

章節附註:物體內的分子平均動能與溫度關係可以簡單表達為: 0.5&=1.5kT。其中,m是分子質量,v是速度,k是玻爾茲曼常數,T是溫度。&<&>符號表示平均值。


因為用煤氣(火)加熱鍋中水的時候,火加熱完鍋底變成熱氣從鍋四周升騰而起,導致鍋口(水面)周邊空氣溫度較高。水蒸氣在較高溫度的空氣中發生液化(霧化)比例低(純水蒸氣是不可見的)所以觀察到的水汽不多。

當關火後鍋口附近的高溫空氣流消失不見,水蒸氣相當於瞬間遇冷,液化比例迅速升高,又因為瞬間溫度等條件變化不明顯所以水蒸氣蒸發速度基本上是保持不變的,所以觀察到一下多了很多白色水霧。如果換電磁爐加熱應該就不存在這個現象了。


常溫放置的水,其實也不斷地在蒸發。加熱只是加快了蒸發,大過一定量就成可見的白煙了。


停止加熱的時候,溫度驟降,原有溫度下水的飽和蒸氣壓也跟著下降,導致水的沸點隨之下降,因此不必要與外界大氣壓平衡就沸騰了,但是這個時候的水還喝不得哦,這和在高原上燒水一個道理。

ps:物理化學裡面有關於飽和蒸氣壓和溫度的關係:一定條件下,溫度越高,溶液的飽和蒸氣壓越高,而飽和蒸氣壓與沸點相關,當飽和蒸氣壓達到外界的大氣壓的時候溶液就會開始沸騰。


因為大氣壓力,我們所處的地方大氣壓不夠高。大氣壓與沸點的關係。


水無時無刻不在蒸發,並不是只在沸騰時蒸發,加熱會加速蒸發,水蒸氣是氣體,看不到的,你看到的是液化小水滴,水蒸氣從水壺裡出來後,遇冷凝結,形成「白霧」


看見這個問題不得不強答一下。水在鍋里加熱到沸騰是一個複雜的過程,主要是溫度場不均勻。只有當水的整體溫度達到飽和溫度才能產生大量蒸汽,那麼也就是說關火之後水的溫度才進一步提高到飽和溫度,為什麼呢?關火之前鍋底與水之間產生了很多氣泡,阻礙了熱量傳遞,同時也提高了鍋的溫度,一關火之後,阻礙傳熱的氣泡消失,鍋底積蓄的高溫熱量迅速進入水裡,水溫立刻提高,於是就出現了大量蒸汽。


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