Haddan tashqari qizib ketish

Fizikada haddan tashqari qizib ketish (baʼzan qaynatishning kechikishi yoki qaynatishning surilishi deb ataladi) suyuqlikning qaynash nuqtasidan yuqori haroratgacha qizdirilishi hodisasidir. Bu metastabil holat yoki metaholat deb ataladi, bunda har qanday vaqtda tashqi yoki ichki taʼsirlar natijasida qaynab ketishi mumkin^[1]^[2]. Oʻta qizib ketish suyuqlikni qoʻzgʻatmaslik uchun bir jinsli moddani yadrolanish joylaridan xoli toza idishda isitish orqali erishiladi. Bu juda silliq idishdagi mikrotoʻlqinli suv bilan sodir boʻlishi mumkin. Suvni qoʻzgʻatish issiq suvning xavfli otilishiga olib kelishi va kuyishga olib kelishi mumkin^[3].

Sabab

Qaynash sodir bolishi uchun bugʻ bosimi atrof-muhit bosimidan va sirt tarangligidan kelib chiqadigan oz miqdordagi bosimlar yigʻindisidan oshib ketishi kerak.

Suv bugʻining pufakchalari bogʻlanmagan holda oʻsib, sirtda yorilib ketganda, suv „qaynadi“, deyiladi. Bugʻ pufakchasi kengayishi uchun harorat bugʻ bosimi atrof-muhit bosimidan (birinchi navbatda, atmosfera bosimi) oshib ketadigan darajada yuqori boʻlishi kerak. Bu harorat ostida suv bugʻi pufakchasi qisqaradi va yoʻqoladi.

Haddan tashqari qizib ketish (Superheating) — bu oddiy qoidadan istisno; suyuqlik bugʻ bosimi atrof-muhit bosimidan oshib ketgan boʻlsa ham, baʼzida qaynab ketmasligi kuzatiladi. Buning sababi qoʻshimcha kuch, sirt tarangligi, pufakchalarning oʻsishini bostiradi^[4].

Sirt taranglik kuchi pufakchani elastik balon kabi harakatga keltiradi. Ichidagi bosim „teri“ qisqarishga harakat qilganda biroz koʻtariladi. Pufakning kengayishi uchun sirt tarangligini va tashqi muhit bosimini yengish uchun yetarli bugʻ bosimini hosil qilish uchun harorat qaynash nuqtasidan biroz yuqoriga koʻtarilishi kerak.

Haddan tashqari qizib ketishni shunchalik portlovchi qiladigan narsa shundaki, kichikroqdan ko'ra kattaroq pufakchani puflash osonroq; xuddi sharni portlatganda, eng qiyini - boshlash. Aniqlanishicha, sirt tarangligidan kelib chiqadigan ortiqcha bosim ${\displaystyle \Delta p}$ pufakning diametri ${\displaystyle d}$ ga teskari proportsionaldir. Ya'ni, ${\displaystyle \Delta p\propto d^{-1}}$ ^[5].

Buni tekislikning pufakni ikkiga boʻlishini tasavvur qilish orqali olish mumkin. Pufakning har yarm tarafi sirt taranglik kuchi bilan oʻrtaga tortiladi $F\propto \pi d$ , bu ortiqcha bosimdan keladigan kuch bilan muvozanatlashtirilishi kerak $\Delta p\times (\pi d^{2}/4)$ . Shunday qilib, biz $\Delta p(\pi d^{2}/4)\propto \pi d$ ni olamiz, bu esa soddalashtiradi $\Delta p\propto d^{-1}$ .

Bu shuni anglatadiki, agar idishdagi eng katta pufakchalar kichik (diametri atigi bir necha mikrometr) boʻlsa, sirt tarangligini yengish uchun katta hajm talab qilinishi mumkin. $\Delta p$ , qaynash nuqtasini Selsiy boʻyicha bir necha darajaga oshirishni talab qiladi. Pufak oʻsishni boshlagandan soʻng, sirt tarangligi bosimi pasayadi, shuning uchun u ijobiy qayta aloqa halqasida portlovchi darajada kengayadi. Amalda, koʻpchilik idishlarda tirnalgan yoki boshqa nuqsonlar mavjud boʻlib, ular boshlangʻich pufakchalar paydo boʻlishini taʼminlaydigan havo choʻntaklarini ushlab turadilar va nopok suvda kichik zarrachalar ham havo choʻntaklarini ushlab turishi mumkin. Faqat tozalangan suyuqlik silliq idishi ishonchli tarzda haddan tashqari qizib ketishi mumkin.

Qoʻllanilishi

Vodorod suyuqligining haddan tashqari qizishi pufak xonalarida qoʻllanadi.

Yana qarang

Manbalar

↑ Debenedetti, P.G.Metastable Liquids: Concepts and Principles; Princeton University Press: Princeton, NJ, USA, 1996.
↑ Maris, H., Balibar, S. (2000) „Negative Pressures and Cavitation in Liquid Helium“ Physics Today 53, 29
↑ Health, Center for Devices and Radiological (2018-11-03). „Risk of Burns from Eruptions of Hot Water Overheated in Microwave Ovens“. FDA (inglizcha).
↑ Critical Droplets and Nucleation, Cornell Solid State Lab
↑ Atmosphere-ocean Interaction By Eric Bradshaw Kraus, Joost A. Businger Published by Oxford University Press US, 1994 ISBN 0-19-506618-9, pg 60.

Havolalar

[PDB96-1] Debenedetti, P.G.Metastable Liquids: Concepts and Principles; Princeton University Press: Princeton, NJ, USA, 1996.

[MB2000-2] Maris, H., Balibar, S. (2000) „Negative Pressures and Cavitation in Liquid Helium“ Physics Today 53, 29

[:0-3] Health, Center for Devices and Radiological (2018-11-03). „Risk of Burns from Eruptions of Hot Water Overheated in Microwave Ovens“. FDA (inglizcha).

[4] Critical Droplets and Nucleation, Cornell Solid State Lab

[5] Atmosphere-ocean Interaction By Eric Bradshaw Kraus, Joost A. Businger Published by Oxford University Press US, 1994 ISBN 0-19-506618-9, pg 60.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]