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暴沸

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暴沸,或稱突沸,是指不穩定的過熱液體突然劇烈沸騰的現象。在缺少氣泡或雜質的條件下加熱液體容易產生過熱液體[1]。由於成核作用,過熱液體接觸到氣泡或雜質時會發生劇烈沸騰,嚴重情況下會導致高溫液體飛濺甚至損壞容器。因此液體加熱之前必須加入沸石一類的多孔物質[2]

原因

暴沸通常發生於迅速地加熱在光滑、乾淨的玻璃器皿中的液體或降低液體壓力的時候。沸騰往往需要一些氣泡或雜質作為開始汽化的核位點(nucleation site),在缺乏這樣的核的情況下,液體可能會被加熱到超過沸點,成為過熱液體。一旦液體中出現了氣泡或雜質,液體就會以其為中心迅速沸騰,並形成一個大蒸汽泡,常以高速將液體推出器皿。這種沸騰液體的噴濺會對實驗室中的人員造成嚴重危害。此外,反復地加熱和冷卻液體會增加發生暴沸的機會,因為每次加熱都會逐漸使液體中的小氣泡離開液體,從而減少剩餘的核位點數量。

預防

常見的防暴沸方法有:在加熱液體前,往容器中加入一到兩個沸石或碎瓷片,或者加入磁子攪拌溶液。這樣存在於沸石或碎瓷片的小縫隙中的空氣,會在加熱時以小氣泡的形式膨脹逸出,並作為核位點使液體沸騰;攪拌同樣可以減少暴沸的機會,因為攪拌既產生渦流破壞氣泡聚集的過程,從而避免形成大氣泡,也產生小氣泡作為核點位。

有時也會將密封的毛細管放置在溶液中,不僅可以提供核位點以降低暴沸風險,而且事後易移除。

然而,僅這些可能無法防止暴沸,因此建議在試管、平底燒瓶錐形瓶中加熱液體。另外,加熱中的試管不應指向任何人,以防暴沸對人員造成傷害。重新加熱冷卻的液體之前,需更換沸石,以免舊沸石因空隙被液體填滿而失效。

參考資料

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