Вопрос

Почему вода в радиаторе не закипает?

Я задавался вопросом, почему вода в системе охлаждения автомобиля не закипает. Температура кипения воды составляет 100 °C, а нормальная рабочая температура двигателя может достигать 121 °C.



Я знаю, что антифриз также препятствует закипанию, но однажды я залил в систему охлаждения обычную воду, и она ни разу не перегрелась.



Я подумал, что, поскольку система охлаждения замкнута и не контактирует с атмосферой, это может повлиять на температуру кипения: любой образовавшийся пар должен будет сжать воду (что в принципе невозможно) или преодолеть давление в крышке радиатора. Но я не уверен во всём этом.



Что это дает?



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/76525/how-does-water-in-the-radiator-not-boil

0 Комментариев

  1. Смешивание жидкостей в растворах обычно приводит к изменению физических свойств, которые, как правило, превосходят параметры каждой жидкости по отдельности. К другим факторам относятся концентрация, а также температура и давление.



    Вода: температура замерзания 0 °C (32 °F)



        Boiling Point: 100 C (212F)


    Этиленгликоль: температура замерзания -12 °C (10 °F)



         Boiling Point: 197.3 C (387.1 F)


    В растворе: точка замерзания ) 0% 100% H2O 0F
    60% 40% H2O от -54 до -70F



    Температура кипения при 60 % примерно 110 °C (230 °F)



    Это одна из причин, по которой используются термостаты, охлаждающие вентиляторы и предохранительные клапаны, чтобы предотвратить разрыв шлангов и т. д.



    Другие интересные свойства, на которые стоит обратить внимание: температура вспышки антифриза в закрытой ёмкости составляет 111 °C (232 °F). Он также самовоспламеняется при температуре 410 °C (770 °F). Антифриз токсичен для людей и животных.



    Эта информация указана в паспорте безопасности.


  1. Как сказано в другом ответе, это происходит из-за давления, но вот ещё немного информации, которая, возможно, поможет вам лучше разобраться.



    Ниже приведена диаграмма, показывающая, как давление влияет на температуру кипения воды (с этого сайта):



    введите описание изображения здесь



    На диаграмме в качестве давления воздуха на уровне моря указано 103 кПа. С повышением давления повышается и температура кипения. Типичная система охлаждения работает при давлении от 11 до 15 бар (кажется, это максимальное значение, которое я видел, но это не значит, что они не работают при более высоком давлении). На диаграмме нужно добавить давление в системе охлаждения (в качестве примера возьмём 11 бар). Общее давление в системе составит ~31 фунт на квадратный дюйм (14,7 фунта на квадратный дюйм для давления на уровне моря плюс 16 фунтов на квадратный дюйм для давления в системе). При таком давлении температура кипения воды составит от 250 до 254 °F. Это просто вода. Когда вы добавляете в воду антифриз или кипятите её, температура становится выше.



    Как повышается давление в системе? Как вы и сказали, это происходит из-за пара в системе, но сам хладагент не сжимается, потому что жидкости нельзя сжать. Когда в систему поступает тепло, жидкость расширяется, как и образующийся пар. Это создаёт давление, которое регулируется предохранительным клапаном, расположенным в крышке расширительного бачка, а также термостатом/радиатором, которые поддерживают достаточную температуру, чтобы хладагент не закипал. В зависимости от самой системы определяется, как будет сбрасываться давление и как она будет себя вести.



    Нормальная рабочая температура двигателя редко превышает 121 °C. При такой температуре двигатель, скорее всего, начнёт сильно стучать. Большинство современных автомобилей работают в диапазоне 93–99 °C. Старые автомобили работали при температуре ниже 95 °C, но это уже совсем другая история.


  1. Потому что система находится под давлением, и это повышает температуру кипения жидкости.



    Это также объясняет, почему опасно открывать горячие системы: быстрое расширение жидкости при достижении равновесия может привести к ожогам...


  1. @SolarMike — Однако он расширяется ... просто замораживает его.
  1. Вот почему я упомянул, что «во многих ситуациях мы считаем воду несжимаемой...»
  1. @SolarMike — хотя технически вы правы, на практике это не приводит к сжатию.
  1. Вода сжимается, но не очень сильно, но нельзя сказать, что она несжимаема. Во многих ситуациях мы считаем воду несжимаемой, так как изменения незначительны. См. usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/…
  1. Добро пожаловать в компанию по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей!
Вы уже ответили на этот вопрос