沸腾

沸腾是将液体转化为蒸气的状态。将液体加热直至达到蒸发状态，称为该液体的沸腾状态。达到沸腾状态的温度称为该液体的沸点。

沸腾对三种物质状态的影响

我们已经讨论了沸腾对液体的影响。我们通常只将沸腾一词与液体一起使用。但是，其他物质状态呢？沸腾对固体和气体有什么影响？

沸点通常定义为物质的蒸汽压等于大气压的温度。

让我们详细讨论一下。

固态

固体是一种原子紧密结合的物质。我们也可以说固体具有高吸引力。金属之间存在正负离子，它们构成了静电力，使固体原子紧密堆积。因此，物质所需能量越高，沸点就越高。

固体在非常高的温度的熔炉中加热。金属首先开始熔化，这是其液态。此时，当完全熔化时计算熔点。继续加热直到熔化的金属开始蒸发。当金属开始蒸发时，计算沸点。我们也可以说，当金属的压力达到时，其状态就是沸点。

因此，固体的沸点通常很高。

注意：蒸发状态是指物质从液态转变为气态。

液态

液体没有熔点，因为它已经处于液态。但是，在不同温度下，液体的情况有所不同。将液体加热直到达到蒸发状态。但是，有时，这些液体在低温下会变成固体。与固体相比，液体的沸点较低，因为液体中的原子排列松散。因此，液体的沸点定义为液体达到蒸发状态的温度。

例如：

苯的沸点是80摄氏度，苯在室温下是液体。

气体

与固体和气体相比，气体的沸点非常低。这是因为气体已经处于气态。气体中的原子排列非常松散。只需要一点热量就可以将气体转化为蒸发状态。

例如：

二硫化碳的沸点是46.2摄氏度。由于大气中的二氧化碳和氧气已经处于蒸发状态，它们的沸点分别为-78.5摄氏度和-183摄氏度。

沸腾的类型

让我们详细讨论。

自然对流沸腾

物质沸腾的一般要求是容器壁的温度等于饱和温度。但实际上，当液体被加热到高于饱和温度时会发生沸腾。当表面温度大于饱和温度时也会发生蒸气生成。

自然对流沸腾的一般要求由下式给出

饱和温度 < 5 摄氏度

核沸腾

这是最常见的沸腾类型。与饱和流体温度相比，热量在表面的温度通常很高。核的术语指的是气泡的形成，这些气泡将热量从表面传递到水的主流。它增强了沸腾过程中的传热。这些气泡的形成如下所示

气泡一旦到达主流，就会破裂。流体流的温度不像气泡最初产生的表面那么高，并且在此过程中有效带走了能量。

膜沸腾

如前所述，气泡在特定温度下形成，允许热量从表面传递到水的主流。温度升高会导致表面形成蒸汽膜。表面温度远高于液体温度，如下所示

形成的蒸汽层具有较低的可传热性。执行此过程的材料应足够坚固，能够承受表面的温度。否则，可能会损坏材料。这种过程称为烧毁。

过渡沸腾

在沸腾过程中产生的蒸汽来自液体表面上方的蒸汽层，称为绝缘蒸汽层。它对热通量产生不利影响，因为该层覆盖了表面的大部分区域。因此，在此点，过渡沸腾变得不稳定。

沸腾危机：从核沸腾到膜沸腾的转变称为沸腾危机。

临界热通量沸腾

CHF或临界热通量是一种发生相变的沸腾类型。上述核沸腾的传热无法增加。有时，它被称为临界热通量。当温度升至临界温度以上时，会在液体表面形成蒸汽膜。在此温度下，气泡不形成。蒸汽层也降低了传热效率。此时，液体表面的温度会快速升高。

沸腾与其他术语的对比

让我们来比较一下沸腾与熔化、蒸气化和蒸发的区别。这将有助于弄清楚这些术语之间的差异。

1. 沸腾 vs. 熔化

顾名思义，沸腾就是煮沸，熔化就是融化。当物质状态从固态转变为液态时，称为该固体的熔化。当物质状态从液态转变为气态时，称为该液体的沸腾。因此，我们可以说熔化通常与固体有关，而沸腾与液体有关。

不同物质的熔点和沸点不同。例如，铁的熔点是1538摄氏度，而其沸点是2862摄氏度。

2. 蒸气化 vs. 沸腾

蒸气化是指液体沸腾后产生的蒸汽。蒸汽具有最高的潜热量，这是因为额外的汽化潜热。蒸气化过程通常用于烹饪，以保存食物的颜色、营养和风味。要蒸制的食物应远离水。它是一种湿热。

沸腾是将食物浸入水中，适合大规模烹饪。

3. 沸腾 vs. 蒸发

蒸发定义为低于液体沸点的过程，将液态转化为蒸气。这是一个较慢的过程，仅发生在液体表面，并且在此过程中不产生任何气泡。

沸腾定义为在液体沸腾点将液态转化为蒸气的过程。这是一个较快的过程，发生在整个液体中，并且在此过程中也会产生气泡。

沸腾的应用

沸腾的应用如下

• 水净化
  将水煮沸以使其适合饮用。家中的自来水含有为阻止水中细菌生长而添加的化学物质，不适合饮用。水的沸点是100摄氏度。在此温度下，任何微生物或细菌都无法生存。因此，沸腾通常被用作水净化技术。
• 烹饪
  沸腾过程用于烹饪蔬菜、豆类等。煮熟的食物比生食易于消化。它还用于在其他水基液体（如牛奶）中煮食物。水的沸点是100摄氏度或212华氏度。在高海拔地区烹饪需要更长的时间，因为它取决于大气压。
  如今，有即食食品，只需将现成的塑料包装袋放入沸水中即可在几分钟内准备好。它在露营中很受欢迎，也被称为袋装食品。
• 蒸汽发生器
  它是蒸汽发动机的重要组成部分。蒸汽发生器用于从沸水中产生饱和蒸汽。蒸汽发动机中的涡轮机进一步将蒸汽的热能转化为机械能。
• 沸腾的其他应用包括锅炉、电子冷却器、糖精炼、冰箱、空调和石油运输。

沸腾的优点

沸腾的优点如下

• 这是一种安全的烹饪方法。
• 煮熟的食物易于消化。
• 它有助于净化水。
• 与油炸相比，这是一种健康的烹饪方法。
• 这是一个简单的过程，不需要任何技巧。

沸腾的缺点

沸腾的缺点如下

• 这是一个耗时的过程
• 需要大量的燃料。
• 沸腾过程会导致食物的颜色、风味和营养物质的流失。

为防止食物中营养流失，建议用少量水煮蔬菜、豆类等，或不要倒掉剩余的水。它可以以不同的方式食用。一些食物，如甜菜根，应带皮煮，以防止颜色流失。