Đun sôi và bay hơi: Sự khác biệt và so sánh

Đun sôi là sự thay đổi pha nhanh chóng của chất lỏng thành hơi, xảy ra khắp chất lỏng tại điểm sôi của nó, trong khi bay hơi là một quá trình chậm trong đó các phân tử thoát ra khỏi bề mặt chất lỏng vào không khí. Đun sôi đòi hỏi toàn bộ chất lỏng phải đạt đến nhiệt độ cụ thể, cao hơn nhiệt độ phòng, trong khi sự bay hơi có thể xảy ra ở bất kỳ nhiệt độ nào, mặc dù chậm hơn ở nhiệt độ thấp hơn.

Chìa khóa chính

1. Đun sôi liên quan đến việc làm nóng chất lỏng cho đến khi đạt đến điểm sôi, gây ra sự bay hơi nhanh chóng; bay hơi là một quá trình dần dần xảy ra ở bất kỳ nhiệt độ nào khi các phân tử thoát ra khỏi bề mặt chất lỏng.
2. Sự sôi xảy ra trong toàn bộ thể tích của chất lỏng, với các bong bóng hình thành và nổi lên; sự bay hơi chỉ xảy ra trên bề mặt chất lỏng, không nhìn thấy bọt khí.
3. Đun sôi nhanh hơn do đầu vào nhiệt cao, làm tăng tốc độ bay hơi; bay hơi chậm hơn, dựa vào nhiệt độ xung quanh và thay đổi theo độ ẩm và luồng không khí.

Đun sôi vs bay hơi

Sự sôi xảy ra khi một chất lỏng được đun nóng đến điểm sôi của nó, đó là nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi của chất lỏng bằng với áp suất khí quyển. Sự bay hơi xảy ra khi một chất lỏng được đun nóng nhưng chưa đến nhiệt độ sôi và các phân tử của chất lỏng thoát ra ngoài không khí dưới dạng hơi.

Hầu hết thời gian, đun sôi không phải là một quá trình xảy ra tự nhiên, không giống như sự bay hơi. Sự bay hơi là tự nhiên, thường được gọi là vòng tuần hoàn nước.

Sự bay hơi có thể xảy ra tại bất kỳ thời điểm nào, bất kể sự gia tăng nhiệt độ. Để một cốc nước trên mặt bàn đủ lâu và quan sát mực nước hạ xuống mà không có sự can thiệp của con người.

Bảng so sánh

Đặc tính	Sôi	bốc hơi
Định nghĩa	Quá trình chất lỏng nhanh chóng chuyển thành chất khí trong toàn bộ thể tích của nó ở điểm sôi.	Quá trình chất lỏng từ từ biến đổi thành khí từ bề mặt của nó ở bất kỳ nhiệt độ nào.
Tỷ lệ	Nhanh hơn	Chậm hơn
Nhiệt độ	Chỉ xảy ra ở nhiệt độ sôi riêng của chất lỏng.	Có thể xảy ra ở bất kỳ nhiệt độ nào, nhưng tốc độ tăng khi nhiệt độ cao hơn.
Sự hình thành bong bóng	Các bong bóng có thể nhìn thấy được hình thành khắp chất lỏng do sự chuyển đổi nhanh chóng của chất lỏng thành khí.	Không có bong bóng nào được hình thành vì chỉ có các phân tử bề mặt thoát ra ngoài.
Yêu cầu năng lượng	Yêu cầu đầu vào nhiệt liên tục để duy trì điểm sôi.	Cần năng lượng từ môi trường xung quanh (ví dụ: không khí, ánh sáng mặt trời) để chuyển hóa các phân tử thành khí.
Các ví dụ	Nước sôi trong nồi, dung nham chảy từ núi lửa	Phơi quần áo, vũng nước biến mất trong ngày nắng nóng

Đun sôi là gì?

Đun sôi là một quá trình chuyển pha trong đó chất lỏng chuyển sang trạng thái khí trong toàn bộ khối của nó khi được đun nóng đến nhiệt độ cụ thể được gọi là điểm sôi. Sự chuyển đổi này xảy ra khi áp suất hơi của chất lỏng bằng áp suất khí quyển tác dụng lên bề mặt chất lỏng.

Cơ chế sôi

• Sự hình thành bong bóng hơi: Khi một chất lỏng được làm nóng, các phân tử của nó thu được năng lượng và chuyển động nhanh hơn. Tại điểm sôi, động năng của các phân tử thắng được lực liên phân tử giữ chúng lại với nhau, cho phép chúng thoát ra pha khí. Những phân tử này tạo thành bong bóng hơi trong chất lỏng.
• Tăng trưởng và phát hành bong bóng: Khi nhiệt độ tăng lên, nhiều phân tử thu được đủ năng lượng để thoát ra khỏi pha lỏng, dẫn đến sự phát triển của bong bóng hơi. Cuối cùng, những bong bóng này trở nên đủ lớn để nổi lên trong chất lỏng và chạm tới bề mặt. Khi chạm tới bề mặt, bong bóng vỡ ra, giải phóng hơi nước ra môi trường xung quanh.
• Quá trình liên tục: Đun sôi là một quá trình động tiếp tục miễn là chất lỏng được làm nóng đến hoặc cao hơn điểm sôi của nó và cung cấp đủ nhiệt để duy trì sự chuyển đổi từ chất lỏng sang hơi.

Đặc điểm chính của sôi

• Phụ thuộc nhiệt độ: Sự sôi xảy ra ở một nhiệt độ cụ thể được gọi là điểm sôi, nhiệt độ này thay đổi tùy thuộc vào áp suất tác dụng lên chất lỏng. Áp suất cao hơn làm tăng điểm sôi, trong khi áp suất thấp hơn làm giảm nhiệt độ sôi.
• Nhiệt độ đồng đều: Trong quá trình sôi, toàn bộ thể tích chất lỏng đạt đến nhiệt độ điểm sôi, đảm bảo quá trình bay hơi xảy ra đồng đều trong toàn bộ chất lỏng.
• Sự hình thành bong bóng: Một đặc điểm đặc biệt của quá trình sôi là sự hình thành bọt khí trong chất lỏng. Những bong bóng này là kết quả của sự thoát ra của các phân tử hơi và góp phần tạo ra chuyển động mạnh mẽ quan sát được trong chất lỏng đang sôi.
• Truyền nhiệt: Đun sôi là một phương pháp truyền nhiệt hiệu quả vì cần có ẩn nhiệt bay hơi để chuyển chất lỏng thành hơi. Đặc tính này được sử dụng trong các quy trình công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như sản xuất điện, nấu ăn và chưng cất.

Bốc hơi là gì?

Sự bay hơi là quá trình trong đó các phân tử ở trạng thái lỏng (hoặc trạng thái rắn nếu chất thăng hoa) có đủ năng lượng để chuyển sang trạng thái khí. Nó xảy ra ở bề mặt chất lỏng, nơi các phân tử có động năng đủ lớn sẽ vượt qua lực hấp dẫn của các phân tử khác và thoát ra không gian xung quanh dưới dạng hơi.

Cơ chế bay hơi

• Các phân tử bề mặt thoát ra: Trong chất lỏng, các phân tử chuyển động liên tục nhờ năng lượng nhiệt của chúng. Ở bề mặt chất lỏng, các phân tử có thể đạt đủ động năng để thắng các lực liên phân tử giữ chúng trong pha lỏng. Những phân tử này thoát vào không khí dưới dạng hơi.
• Hấp thụ năng lượng: Các phân tử bay hơi sẽ hấp thụ năng lượng từ môi trường xung quanh để thắng lực hấp dẫn của chất lỏng. Năng lượng này thu được từ môi trường, làm giảm nhiệt độ của chất lỏng còn lại. Sự bay hơi là một quá trình thu nhiệt vì nó đòi hỏi năng lượng đầu vào để phá vỡ các liên kết giữ các phân tử chất lỏng lại với nhau.
• Tốc độ bay hơi: Tốc độ bay hơi phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, diện tích bề mặt, độ ẩm và sự có mặt của các chất khác trong môi trường. Nhiệt độ cao hơn làm tăng động năng trung bình của các phân tử, dẫn đến sự bay hơi thường xuyên hơn. Diện tích bề mặt lớn hơn cung cấp nhiều không gian hơn cho các phân tử thoát ra ngoài, đẩy nhanh quá trình bay hơi. Độ ẩm thấp tạo điều kiện cho quá trình bay hơi nhanh hơn vì có ít độ ẩm trong không khí bão hòa hơn. Ngược lại, độ ẩm cao làm chậm quá trình bay hơi vì không khí đã bão hòa độ ẩm.

Đặc điểm chính của sự bay hơi

• Sự phụ thuộc vào nhiệt độ: Tốc độ bay hơi tăng khi nhiệt độ cao hơn vì nhiều phân tử thu được động năng cần thiết để thoát vào pha hơi.
• Quy trình không đồng nhất: Không giống như sự sôi xảy ra khắp phần lớn chất lỏng, sự bay hơi chỉ diễn ra ở bề mặt chất lỏng nơi các phân tử có đủ năng lượng để thoát ra ngoài.
• Quá trình liên tục: Sự bay hơi là một quá trình diễn ra liên tục miễn là có sự chênh lệch nhiệt độ giữa chất lỏng và môi trường xung quanh và bề mặt chất lỏng vẫn tiếp xúc với không khí.
• Hiệu ứng làm mát: Sự bay hơi gây ra hiệu ứng làm mát cho chất lỏng còn lại và môi trường xung quanh nó vì các phân tử có động năng cao nhất là những phân tử có nhiều khả năng thoát ra nhất, để lại các phân tử có động năng trung bình thấp hơn, do đó làm giảm nhiệt độ.

Sự khác biệt chính giữa sôi và bay hơi

• Vị trí xảy ra:
  • Sự sôi xảy ra khắp phần lớn chất lỏng tại điểm sôi của nó.
  • Sự bay hơi chỉ xảy ra ở bề mặt chất lỏng.
• Phụ thuộc nhiệt độ:
  • Sự sôi xảy ra ở một nhiệt độ cụ thể, được gọi là điểm sôi, cao hơn nhiệt độ xung quanh.
  • Sự bay hơi có thể xảy ra ở bất kỳ nhiệt độ nào, nhưng tốc độ bay hơi của nó tăng lên khi nhiệt độ cao hơn.
• Tỷ lệ của quá trình:
  • Đun sôi là một quá trình nhanh chóng được đặc trưng bởi sự hình thành bong bóng trong chất lỏng.
  • Sự bay hơi là một quá trình chậm hơn trong đó các phân tử thoát ra khỏi bề mặt chất lỏng vào không khí.
• Yêu cầu năng lượng:
  • Đun sôi đòi hỏi phải cung cấp nhiệt liên tục để duy trì chất lỏng ở điểm sôi.
  • Sự bay hơi hấp thụ năng lượng nhiệt từ môi trường xung quanh để tạo điều kiện cho sự chuyển đổi của các phân tử từ pha lỏng sang pha hơi.
• Đồng nhất:
  • Đun sôi ảnh hưởng đến toàn bộ thể tích chất lỏng một cách đồng đều.
  • Sự bay hơi chỉ xảy ra ở bề mặt chất lỏng và không đồng đều trong toàn bộ chất lỏng.
• Sự hình thành bong bóng:
  • Sự sôi được đặc trưng bởi sự hình thành bong bóng trong chất lỏng do sự bay hơi nhanh chóng của các phân tử.
  • Sự bay hơi không dẫn đến sự hình thành bong bóng; nó liên quan đến sự thoát ra dần dần của các phân tử khỏi bề mặt chất lỏng.

dự án

1. https://www.dictionary.com/browse/boiling?s=t
2. https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/evaporation-and-water-cycle?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects

Cập nhật lần cuối: ngày 04 tháng 2024 năm XNUMX