为什么在烧杯中加入碎瓷片可以防止爆沸?
碎瓷片中有很多小孔,其中有空气,当水沸腾时,产生气泡,但气泡的产生需要克服气泡的表面张力,既需要额外的能量,尤其是有机液体加热时如果不加碎瓷片,液体会过热,即温度超过沸点,时还不沸腾。此时液体获得了足够的沸腾所需的能量,然后突然沸腾喷溅,就是暴沸。
先说成因:对过热液体继续加热,会骤然而剧烈地发生沸腾现象,这种现象称为“暴沸”.或叫作“崩沸”.过热是亚稳状态.由于过热液体内部的涨落现象,某些地方具有足够高的能量的分子,可以彼此推开而形成极小的气泡.当过热的液体温度远高于沸点时,小气泡内的饱和蒸气压就比外界的压强高,于是气泡迅速增长而膨胀,以至由于破裂引起工业容器的爆炸.液体之所以发生过热的原因是液体里缺乏形成气泡的核心.为避免容器的暴沸,可在容器中放含有空气的无釉陶块等.
简单说就是因为加热时烧杯中的液体会向上冲,从而造成了一个个冒出来的“喷泉”,剧烈时甚至会溅出伤人,而碎瓷片能够有效的阻止液体的向上冲,使加热时液体能够保持平稳.
参考资料:中国化学大百科全书
关于给液体加热还有以下知识:
液体加热注意事项:
试管:①液体不超过试管容积的1/3
②试管与桌面成45°角加热
③试管要预热
烧杯:①液体占烧杯容积的1/3~2/3
②加热时垫石棉网
烧瓶:①液体占烧瓶容积的1/3~2/3
②加热前外壁要擦干
③加热时垫石棉网
蒸发皿:①液体不超过容积的2/3
②加热时要不断搅拌
③当蒸发皿析出较多固体时应减小火焰或停止加热,利用余热把剩余固体蒸干,以防止晶体外溅
还有一种: 热浴
直接加热造成被加热一起受热不均匀或温度难以控制时,可采用间接加热。间接加热包括水浴、油浴和沙浴加热。
(1)水浴的作用:①易于控制温度②被加热仪器受热均匀。
(2)中学化学中常用水浴加热的实验有:①KNO3溶解度的测定(温度计插入溶液中)②银镜反应(不用温度计)③酯的水解(温度计插入水浴中)④硝基苯的制取(温度计插入水浴中)⑤酚醛树脂的制备⑥蔗糖的水解实验(沸水浴)⑦纤维素的水解实验(沸水浴)
在液体中加入碎瓷片的原理与加入杂质相同,主要是通过孔隙凝聚水蒸汽,使成为气泡浮出,防止形成过热液体,防止爆沸。
而沸石、碎瓷等物体或多或少都含有一些小气孔,受热后,里面的气体就会出来,增加了液体中的气泡,防止液体暴沸
气泡在不同的棱角处形成,就避免了气泡集中在一处产生,在一处产生会形成大气泡,
加热液体时有了大气泡的形成就产生了暴沸的现象
所以在加热液体时,加入碎瓷片分散了气泡的形成部位而可以防止暴沸
其实,液体沸腾过程中会产生气泡,在光滑的圆底烧瓶中,缺少液体气化中心,会在液面下产生较大压力,达到一定程度就会以大气泡的形式冒出来,这与我们生活经验一致.所以需要加入粗糙并且内部存有空气的碎瓷片充当气化中心,让液体沸腾时产生小气泡,沸腾变得温和,否则大气泡可能冲出密闭仪器,造成事故.
需要注意的是,用过的碎瓷片是不能再用的,因为其内部的空气在加热时放出,冷却时又吸入液体,这样的此片是不能作为气化中心的.
在液体中加入碎瓷片的原理与加入杂质相同,主要是通过孔隙凝聚水蒸汽,使成为气泡浮出,防止爆沸。