Рис. 494. После долгого кипения в колбе остается лишь одно место, от которого время от времени отделяются пузырьки
548
но меньше, чем давление пара вблизи плоской поверхности жидкости той же температуры. А еще ранее (§ 255) мы выяснили, что равновесие возможно только в том случае, если давление внутри пузырька больше, чем давление жидкости. В силу этого пузырек, содержащий только пар, просто не может образоваться внутри жидкости, если температура не очень высока.
Однако так как давление пара при повышении температуры растет, как мы видели, очень быстро, то при достаточно высокой температуре пузырек, содержащий только пар, несмотря на неблагоприятные для его роста условия, все же может образоваться. Как только радиус его начнет увеличиваться, добавочное давление воды, о котором говорилось в § 255, начнет уменьшаться (напомним, что оно равно 2?/R), а давление пара в пузырьке начнет увеличиваться. Этим и обусловливается столь резко «взрывное» увеличение пузырька пара, если в нем нет воздуха.
Таким образом, наличие в жидкости пузырьков воздуха есть необходимое условие спокойного кипения без выбрасывания жидкости. В обычной кухонной посуде достаточно пузырьков воздуха в трещинах и в других изъянах внутренней поверхности посуды (особенно при наличии накипи). В химических лабораториях, где часто кипятят жидкости в стеклянных сосудах, стенки которых свободны от изъянов, в сосуды кладут пористые фарфоровые шарики, долго сохраняющие в своих порах воздух; при наличии шариков кипение происходит спокойно.
§ 300. Пересыщение паров. Изучая свойства насыщенного пара, мы установили (§ 293), что каждой температуре при обычных условиях соответствуют определенные плотность и давление насыщенного пара. Если в некотором объеме находится пар какой-нибудь жидкости, например воды, то в обычных условиях понижение температуры приведет к тому, что пар приблизится к состоянию насыщения, а затем начнет конденсироваться оседая в виде жидкости на стенках, а вдали от них образуя капельки тумана. Однако нетрудно обнаружить, что туман при охлаждении пара в одних случаях получается густой, в других — редкий, а при некоторых условиях может не появиться совсем.
Произведем такой опыт. В толстостенный стеклянный сосуд, содержащий несколько капель воды, накачаем насосом воздух *) (рис. 495). При этом, как мы знаем, воздух в сосуде нагреется. Выждав несколько минут, чтобы воздух в сосуде принял комнатную температуру, откроем сосуд. Мы увидим, что в нем появился слабый туман. Причина этого такова. При открывании сосуда воздух в нем разредился и охладился. Это охлаждение повело к тому, что пар воды в сосуде дошел до насыщения и сконденсировался.
Бросим в сосуд горящую спичку. Она погаснет, оставив в нем незаметный на взгляд дым. Если мы теперь повторим опыт, то увидим, что сосуд после откупоривания наполнится туманом, значительно более густым, чем раньше. Значит, при наличии частиц дыма образование ту- далее