在回答這個問題前,先要搞清楚什麼是“沸騰”。
題主有沒有做飯的經驗?燉排骨的時候用小火,一鍋湯咕嘟咕嘟冒泡幾個小時,最後出鍋還是有很多湯,這個是沸騰;炒菜收汁的時候用大火,看著菜湯嘩嘩響著沒幾分鐘就不見了,這個也是沸騰。水的沸點是確定的,但在這兩種情況中氣化的速度卻非常不同。區別在哪裡?
區別在於加熱功率的不同。
“沸騰”指的是當液體溫度達到沸點時,液體分子的飽和蒸氣壓等於大氣壓強,此時氣化可以發生在液體內部的任何位置。所以水燒開的時候,我們會突然看到很多氣泡從水面以下湧上來的現象。液體氣化是需要吸熱的,100度的水蒸氣比100度的水要包含更多的內能。當沸騰發生時,液體的溫度會保持不變,此時提高加熱功率只會使氣化速度更快,沸騰更加劇烈而已。
回到題主的問題,儲存在液氮罐子(杜瓦瓶)裡的液氮是處於沸騰狀態嗎?沒錯,液氮達到了沸點,似乎確實應該處在沸騰狀態。然而液氮罐子的保溫效能很好,外界的熱量傳入罐子的速率很慢,這就好比小火慢燉,過很長時間才冒一個泡,氣化速度很慢,所以液氮可以在罐子裡儲存幾周的時間。如果把液氮倒出來,讓它直接和室溫環境接觸,這就好比大火快炒,加熱功率大大增加,液氮會劇烈沸騰,很快就會完全變成氣態。
實際上,液體溫度達到沸點並不是沸騰發生的充分條件,沸騰的發生還需要持續的加熱和汽化核的存在。當液氮罐子長時間靜置時,其中的液氮處在沸騰與不沸騰的臨界點上。其原因,第一是液氮表面的蒸發也會吸熱,進一步降低加熱功率;第二是靜置的液氮內部缺乏汽化核。這時如果你拿個手電筒從罐子口往裡看,往往會看到比較平靜的液麵。如果這時把罐子搖晃幾下,液氮就會突然開始沸騰,立刻會有一股氮氣會噴出來。停止搖晃一段時間之後,液氮又會歸於平靜。這個現象和過熱水受到擾動時暴沸是類似的。
在回答這個問題前,先要搞清楚什麼是“沸騰”。
題主有沒有做飯的經驗?燉排骨的時候用小火,一鍋湯咕嘟咕嘟冒泡幾個小時,最後出鍋還是有很多湯,這個是沸騰;炒菜收汁的時候用大火,看著菜湯嘩嘩響著沒幾分鐘就不見了,這個也是沸騰。水的沸點是確定的,但在這兩種情況中氣化的速度卻非常不同。區別在哪裡?
區別在於加熱功率的不同。
“沸騰”指的是當液體溫度達到沸點時,液體分子的飽和蒸氣壓等於大氣壓強,此時氣化可以發生在液體內部的任何位置。所以水燒開的時候,我們會突然看到很多氣泡從水面以下湧上來的現象。液體氣化是需要吸熱的,100度的水蒸氣比100度的水要包含更多的內能。當沸騰發生時,液體的溫度會保持不變,此時提高加熱功率只會使氣化速度更快,沸騰更加劇烈而已。
回到題主的問題,儲存在液氮罐子(杜瓦瓶)裡的液氮是處於沸騰狀態嗎?沒錯,液氮達到了沸點,似乎確實應該處在沸騰狀態。然而液氮罐子的保溫效能很好,外界的熱量傳入罐子的速率很慢,這就好比小火慢燉,過很長時間才冒一個泡,氣化速度很慢,所以液氮可以在罐子裡儲存幾周的時間。如果把液氮倒出來,讓它直接和室溫環境接觸,這就好比大火快炒,加熱功率大大增加,液氮會劇烈沸騰,很快就會完全變成氣態。
實際上,液體溫度達到沸點並不是沸騰發生的充分條件,沸騰的發生還需要持續的加熱和汽化核的存在。當液氮罐子長時間靜置時,其中的液氮處在沸騰與不沸騰的臨界點上。其原因,第一是液氮表面的蒸發也會吸熱,進一步降低加熱功率;第二是靜置的液氮內部缺乏汽化核。這時如果你拿個手電筒從罐子口往裡看,往往會看到比較平靜的液麵。如果這時把罐子搖晃幾下,液氮就會突然開始沸騰,立刻會有一股氮氣會噴出來。停止搖晃一段時間之後,液氮又會歸於平靜。這個現象和過熱水受到擾動時暴沸是類似的。