暴沸
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暴沸(英文名:bump),又称突沸,是指液体在缺少气泡或杂质的条件下加热,会产生超过沸点的不稳定过热液体。如果过热液体接触到气泡或杂质,或者外部环境急剧下降,由于成核作用,会发生剧烈沸腾,严重情况下会导致高温液体飞溅甚至损坏容器。高温油中溅入水滴,微波炉加热水后加入食物粉末等场景下容易发生暴沸。

过热液体因分子涨落形成极小气泡,温度远高于沸点时,气泡内饱和蒸气压高于外界压强,气泡快速长大并剧烈膨胀,进而引发暴沸。防止暴沸可采取以下方法:在反应容器中加入一到两个沸石或碎瓷片,利用其孔隙中的空气形成气泡核心;放置密封毛细管以提供气泡核心;升温过程中搅拌液体,通过涡流破坏大气泡、生成小气泡;防止杂质侵入。此外,建议在试管、平底烧瓶和锥形瓶中加热液体,加热时试管口不应指向任何人。

核物理实验室的气泡室利用过热液体的不稳定性来产生气泡,以显示粒子的运动轨迹,从而测量出粒子的物理性能。

定义

暴沸是指液体在缺少气泡或杂质的条件下加热,会产生超过沸点的不稳定过热液体。

形成原因

由于过热液体内部的涨落现象,有些地方的分子具有足够高的能量,可以彼此推开而形成极小的气泡。当过热液体的温度远高于沸点时,这些极小气泡内的饱和蒸气压就高于外界的压强,气泡会迅速长大,同时,由于饱和蒸气压的迅速上升,又使气泡剧烈膨胀,这就发生了暴沸。

举例

预防

在反应容器中加入一到两个沸石或碎瓷片,其上的小孔隙会存在空气,随温度升高空气膨胀逸出,在液体中形成气泡使液体沸腾。然而,仅这些可能无法防止暴沸,因此建议在试管、平底烧瓶和锥形瓶中加热液体。此外,加热中的试管口不应指向任何人,以防发生暴沸时对人员造成伤害。每当液体冷却至低于其沸点温度,并重新加热至沸腾时,就需要一个新的沸腾石,因为旧沸腾石中的孔隙往往会充满溶剂,使其失效。

放置密封毛细管可以在沸腾溶液中以形成核心位置,从而降低暴沸风险,并且易于从系统将核心移除。

升温过程的液体搅拌同样也可以减少暴沸的机会,因为搅拌产生的涡流会破坏任何可能形成的任何大气泡,而搅拌本身又会产生小气泡。

杂质的侵入也可能导致暴沸,例如:在油浴过程中,加热液体意外溢出进入到用于加热的油之中,就会产生暴沸,会导致油飞溅。

应用

核物理实验室的气泡室利用过热液体的不稳定性来产生气泡,以显示粒子的运动轨迹,从而测量出粒子的物理性能。

参考资料 >

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