加热恒定

盖子打开,水的热量通过对流和辐射散失的更快,通过沸腾所需散的热就更小,因而沸腾应该更弱

盖子盖上,当然不是完全密闭的,水上方蒸气更多,蒸气压更大,水的蒸发应该要更少,使得沸腾也更弱

那到底哪个沸腾更强呢?


题主这个问题很实际,不过应该没多少人关注

在此分享一下我个人的看法,仅供参考,欢迎斧正。

沸腾的本质是液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象,壶中的水沸腾时,越靠近壶底的水汽化越剧烈,汽化的水在液态水中逐渐上升,气泡至水面破裂,这就是我们看到水翻腾的原因。

开水散热,无非热传递的三种方式:辐射、热传导和对流

辐射只与温度有关,而不管是盖盖子的开水还是没盖盖子的开水,水的温度相差无几,因此由辐射途径散失的热量差异还不足以影响到沸腾的剧烈程度。

同样,盖盖子时水的沸点会略高,但若非高压锅之类具有密封作用的盖子,水的沸点相差不过10摄氏度以内,很可能小于5摄氏度,所以单纯通过热传导散失的热量差异,也不足以影响到沸腾的剧烈程度

换句话说,如果非要从热传递的三种方式中找出一个影响沸腾剧烈程度的主要因素,只可能是对流

不过如果壶是用火焰加热的,热量从火焰从传到壶,主要靠热传导,盖盖子时水的沸点高一些,而火焰温度要高于水的沸点,即火焰与沸水的温度差较小,因此在其它外界条件完全一致的情况下,盖盖子的壶对热量的吸收率要低于没盖盖子的壶;

说回对流,要分壶内气体的对流和水的对流

壶内气体的对流 不会影响水内部的汽化现象,最多影响水表面的汽化,而水表面的汽化与沸腾程度无关,但无盖壶的散热速率要明显高于有盖壶;

水内部的对流:壶中的水在加热时,水的温度从底部至表面,是依次降低的,既使是沸腾时,温度分布也是如此;前面提到无盖壶内气体散热速率较快,所以无盖壶中壶底水与表面水的温差相对较大,水的对流运动也更剧烈;

无盖壶底吸热效率高,汽化更快,对流更剧烈,所以在所有条件都相同的情况下,我觉得 没盖子的水沸腾更剧烈,不过不一定能用肉眼分辨出来。


引用:水上方蒸气更多,蒸气压更大,水的蒸发应该要更少,使得沸腾也更弱。

其实,盖子盖上后,由于保了温,沸腾更强。

至于盖上后(有缝隙),上方蒸汽多,理论上水受到的压力有所增加,但增加得极其极其小,以至于完全可以忽略。当然,如果你的盖子很强,接近密封,那另当别论了。如果完全密封,沸腾就会消失了。


可以实际做实验来判断


水烧开后,盖著盖子,水面温度高,打开盖子,水面温度被低于沸水中空气冷却,所以是盖著盖子水沸腾得更强烈。


水的沸腾和水面的蒸汽压无关,只和水面的压强有关,所以盖盖子沸腾强。你把水面的蒸发和水(底)的沸腾混淆了。


当然是盖上强了,盖子打开水面直接暴露在空气中,受热传导影响热量损失,压强小,沸腾弱;盖子海上水与外界空气接触少,热量损失小,内部压强随著温度升高水蒸发体积增大也在不断增大,此时水沸腾强。最直观的就是,盖著盖子正在沸腾的水,你突然揭开盖子,加热速度和火大小不变的情况下,你会发现壶里的原本剧烈沸腾的水慢慢变得不那么活跃。


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