Почему кипит вода – Кипение — Википедия

Содержание

❶ Почему вода закипает 🚩 вода кипит при 🚩 Наука 🚩 Другое


Давайте проследим за процессом кипения, начиная с того момента, когда на нагретом дне сосуда (кастрюли или чайника) образуются первые пузырьки. Кстати, а почему они образуются? Да потому, что тонкий слой воды, непосредственно соприкасающийся с дном сосуда, нагрелся до температуры 100 градусов. И, согласно физическим свойствам воды, начал превращаться из жидкого состояния в газообразное.

Итак, первые пузырьки, пока еще маленькие, начинают медленно всплывать – на них действует выталкивающая сила, по-другому называемая Архимедовой – и почти сразу же снова опускаются ко дну. Почему? Да потому, что сверху вода еще недостаточно прогрета. Соприкоснувшись с более холодными слоями, пузырьки как бы «сморщиваются», теряют объем. И, соответственно, тут же уменьшается Архимедова сила. Пузырьки опускаются на дно, и «лопаются» от силы тяжести водяного столба.

Но нагрев продолжается, все новые и новые слои воды принимают температуру, близкую к 100 градусам. Пузырьки уже не опускаются на дно. Они стремятся достичь поверхности, но самый верхний слой еще существенно холоднее, поэтому, соприкоснувшись с ним, каждый пузырек снова уменьшается в размерах (из-за того, что часть водяного пара, заключенного в нем, охлаждаясь, превращается в воду). Из-за этого он начинает опускаться вниз, но, попав в горячие слои, уже принявшие температуру 100 градусов, опять увеличивается в размерах. Поскольку сконденсированный пар снова становится паром. Огромное количество пузырьков снуют то вверх, то вниз, попеременно уменьшаясь и увеличиваясь в размерах, производя характерный шум.

И вот, наконец, наступает момент, когда вся водяная толща, включая самый верхний слой, приняла температуру 100 градусов. Что будет происходить на этом этапе? Пузырьки, поднимаясь кверху, беспрепятственно достигают поверхности. И вот тут-то, на границе раздела двух сред, происходит «бурление»: они лопаются, выпуская на свободу водяной пар. И этот процесс при условии постоянного нагрева будет продолжаться до тех пор, пока вся вода не выкипит, перейдя в газообразное состояние.

Следует учесть, что температура закипания зависит от атмосферного давления. Например, высоко в горах вода кипит при температурах меньших, чем 100 градусов. Поэтому жителям высокогорий требуется гораздо больше времени для того, чтобы сварить себе пищу.

www.kakprosto.ru

Кипение, его свойства и значение в жизни человека.

Кипение воды — довольно обыденный, но от этого не менее интересный процесс. В этой статье опишем:

  • почему вода кипит;
  • как ведёт себя закипающая вода и откуда появляются хлопки перед закипанием;
  • сколько градусов составляет кипящая вода;
  • какая вода закипит быстрее: соленая или пресная и от чего это зависит.

Механизм кипения

Кипение — процесс парообразования, то есть перехода вещества из жидкой фазы в газообразную. От испарения кипение отличается тем, что процесс парообразования происходит не только на поверхности, но и по всему объёму жидкости. И если испарение происходит при любой температуре, то кипение — при строго определенной температуре (которая называется температурой кипения) и давлении.

Что же происходит с водой при кипячении?

Для того чтобы жидкость закипела, нужно чтобы ей было куда испаряться (так называемые центры кипения). Конечно, жидкость может испаряться с поверхности, но этот процесс не является кипением. Для кипения необходимо что-то, куда жидкость могла бы испаряться внутри своего объёма — пустое пространство. Как правило, это растворённый в жидкости воздух, который располагается, например, в мельчайших неровностях тары. Также часто пузыри воздуха находятся в порах накипи в чайнике.

Итак, мы имеем воду и растворенные в ней пузырьки (помимо воздуха, там находится насыщенный пар, поскольку в этот пузырёк происходит испарение). Что происходит при нагревании? При увеличении температуры увеличивается объём пузырьков. Под действием силы Архимеда (которая гласит, что на тело, погружённое в жидкость действует выталкивающая сила, равная весу объёма жидкости, вытесненного телом) они отрываются от внутренней поверхности сосуда и начинают всплывать.

Всплывая, пузырек попадает в верхние слои жидкости, которые ещё недостаточно прогрелись. В результате этого давление в пузырьке падает, и он схлопывается. В этом случае слышатся характерные щелчки, называемые кавитационными. Их слышно, когда вода только начинает закипать, но ещё не вскипела.

Когда все слои жидкости достаточно прогреются, пузырьки перестают схлопываться и всплывать на поверхность. Вода начинает булькать.

Существует такое понятие, как перегретая вода. Это такое ее состояние, когда она достигла температуры кипения, но не может закипеть в связи с отсутствием центров кипения (такое бывает с очень чистой водой). Вызвать кипение этой воды можно поместив в неё какое-либо тело, например, ложку в кастрюлю, или насыпав туда сахар.

Еще одно интересное свойство воды — это кипение без нагрева. Как вызвать кипение воды, не нагревая ее? Нужно понизить давление пара (например, откачать из плотно закрытой тары воздух).

Температура закипания воды

Температура кипения характерна для каждого вещества и зависит не только от вида жидкости, но и от атмосферного давления воздуха. В процессе кипения температура воды остаётся постоянной и равняется температуре кипения, поскольку вся энергия затрачивается на парообразование.

В нормальных условиях точка кипения воды составляет 100 градусов Цельсия или 212 градусов по Фаренгейту.

Как изменить температуру кипения

В некоторых случаях возникает необходимость изменить температуру кипения воды. Можно как понизить, так и повысить ее.

Влияние давления

Интересно проследить процесс кипения воды в зависимости от высоты над уровнем моря.

При температуре кипения давление насыщенного пара равняется внешнему (то есть атмосферному давлению). Следовательно, изменяя внешнее давления, можно влиять на температуру кипения. Изменить давление можно, например, поднявшись высоко в горы. Атмосферное давление станет ниже, чем в обычной ситуации. И температура кипения воды станет ниже.

На вершине Эвереста давление настолько низкое, что вода закипает при 60 градусах. При такой температуре уже невозможно готовить, поэтому для питания в горах берут с собой готовую пищу.

Можно не только понижать, но и повышать температуры кипения воды. Для этого используют специальные приспособления. Например, для этой цели предназначена посуда, которая в быту называется скороваркой. Представляет она из себя кастрюлю с толстыми стенками и плотно прилегающей крышкой. В крышке имеется клапан с грузиком, выпускающий лишний пар.

В закрытом сосуде давление будет складываться из атмосферного давления и давления пара, который находится над жидкостью. Таким образом, общее внешнее давление станет больше и это позволит поднять температуру кипения. Однако слишком высоко поднимать давление опасно, поскольку это может вызвать разрыв тары. Чтобы это предотвратить и существует клапан, который выпускает лишний пар, когда давление становится слишком высоким.

Есть подобное устройство, которое позволяет нагревать жидкость ещё сильнее чем в скороварке. На профессиональном языке это устройство называется автоклав. Чаще всего его используют для стерилизации.

Кипение соленой воды

Согласно второму закону Рауля соленая вода (в том числе морская, а также минеральная вода) должна кипеть при более высокой температуре чем пресная. Происходит это по ряду причин. Упрощенно эту теорию можно объяснить так: в соленой жидкости молекулы h3o связываются с ионами соли. Этот процесс называется гидратацией. В результате этого процесса образуются крепкие связи, которые сильнее, чем связи между молекулами воды в несоленой жидкости. Поэтому молекулам солёной воды нужна большая температура (и соответственно больше времени) на закипание, чем молекулам пресной воды.

Температура пара

В обычных условиях температура пара равняется температуре воды. Как мы уже выяснили, температура кипящей воды — это постоянная величина, поскольку вся энергия расходуется на парообразование и более сильного нагрева, чем температура кипения, не происходит. Температура пара равняется температуре воды, поскольку ничего его более не нагревает. А вот если нагреть пар отдельно от воды, то температура его повысится, и мы получим так называемый перегретый пар. Перегретый пар становится невидим и может быть очень опасен для человеческого здоровья.

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия нагретого водяного пара активно используется в промышленности. В частности, на основе энергии пара работает такое устройство как паровая турбина. Она представляет собой насаженный на вал массивный диск, на котором закреплены лопасти. На эти лопасти поступает пар, нагретый в паровом котле и имеющий температуру около 600 градусов. Этот пар расширяется в сопло, происходит превращение его внутренней энергии в кинетическую энергию направленного движения. Струя пара, обладающая большой кинетической энергией поступает из сопло на лопасти турбины, приводя турбину во вращение.

Уменьшение времени приготовления пищи

Для того чтобы уменьшить время приготовления пищи, достаточно увеличить температуры кипения жидкости. А как это можно сделать, выше уже было сказано. Отлично для этого подойдут такие популярные кухонные принадлежности как скороварка и мультиварка. Каждое из этих устройств плотно закрывается крышкой, что позволяет увеличить давление и температуру кипения. А специальный клапан удалит излишки пара. Необходимо понимать, что клапан ни в коем случае нельзя закрывать, поскольку это может вызвать разрыв посуды.

Использование кипячения как метода очистки

Кипячение является популярным методом очистки воды. Однако нужно понимать, что далеко не все бактерии и примеси уничтожаются при обычных ста градусах. Поэтому в очистке воды не стоит полагаться на одно только кипячение.

Кроме того, кипячение длительное время являлось основным методом стерилизации медицинских инструментов. И для этой цели кипячение при нормальных условиях не является эффективным.

Кипячение можно использовать для очистки предметов (в том числе посуды, кухонных поверхностей) от загрязнений. Кипяток хорошо расплавляет многие вещества. Какие же вещества можно расплавить в кипящей воде? Все вещества, имеющие температуру плавления ниже 100 градусов Цельсия. А это, в частности, многие жиры.

vodavomne.ru

Температура кипения воды в различных состояниях и условиях

Температура воды18 комментариев к записи Все самое интересное о температуре закипания воды

Кипение – процесс перехода вещества из жидкого в газообразное состояние (парообразование в жидкости). Кипение не является испарением: оно отличается тем, что может происходить

только при определенном давлении и температуре.

Кипячение – нагревание воды до температуры кипения.

Кипение воды является сложным процессом, который происходит в четыре стадии. Рассмотрим пример кипения воды в открытом стеклянном сосуде.

На первой стадии кипения воды на дне сосуда появляются небольшие пузырьки воздуха, которые также можно заметить и на поверхности воды по бокам.

Эти пузырьки образуются в результате расширения небольших пузырей воздуха, которые находятся в мелких трещинах сосуда.

На второй стадии наблюдается увеличение объема пузырьков: все больше пузырьков воздуха рвется на поверхность. Внутри пузырьков находится насыщенный пар.

Как только повышается температура, возрастает давление насыщенных пузырьков, в результате чего они увеличиваются в размере. Как следствие, повышается действующая на пузыри архимедова сила.

Именно благодаря этой силе пузырьки стремятся к поверхности воды. Если верхний слой воды не успел прогреться до 100 градусов С (а это и есть температура кипения чистой воды без примесей), то пузырьки опускаются вниз в более горячие слои, после чего они снова устремляются назад на поверхность.

Ввиду того, что пузыри постоянно уменьшаются и увеличиваются в размере, внутри сосуда возникают звуковые волны, которые создают характерный для кипения шум.

На третьей стадии на поверхность воды поднимается огромное количество пузырьков, что вначале вызывает небольшое помутнение воды, которая затем «бледнеет». Данный процесс продолжается недолго и имеет название «кипение белым ключом».

Наконец, на четвертой стадии кипения вода начинает интенсивно бурлить, появляются большие лопающиеся пузыри и брызги (как правило, брызги означают, что вода сильно перекипела).

Из воды начинает образовываться водяной пар, при этом вода издает специфические звуки.

Почему «цветут» стены и «плачут» окна? Очень часто в этом виноваты строители, неправильно рассчитавшие точку росы. Читайте статью Точка росы: определение чтобы узнать, насколько это важное физическое явление, и как все-таки избавиться от излишней сырости в доме?

Какую пользу может принести талая вода для желающего похудеть? Об этом вы узнаете прямо тут, оказывается, худеть можно без особых усилий!

Пар – это газообразное состояние воды. Когда пар поступает в воздух, то он, как и другие газы, оказывает на него определенное давление.

В процессе парообразования величина температуры пара и воды будет оставаться постоянной до тех пор, пока не испарится вся вода. Такое явление объясняется тем, что вся энергия (температура) направлена на превращение воды в пар.

В данном случае образуется сухой насыщенный пар. Высокодисперсные частицы жидкой фазы в таком паре отсутствуют. Также пар может быть насыщенным влажным и перегретым.

Насыщенный пар с содержанием взвешенных высокодисперсных частиц жидкой фазы, которые равномерно распределены по всей массе пара, называется влажным насыщенным паром.

В начале закипания воды образуется именно такой пар, который затем переходит в сухой насыщенный. Пар, температура которого больше температуры кипящей воды, а точнее перегретый пар, можно получить только с использованием специального оборудования. При этом такой пар будет близок по своим характеристикам к газу.

Температура кипения соленой воды превышает температуру кипения пресной воды. Как следствие соленая вода закипает позднее пресной. В соленой воде присутствуют ионы Na+ и Cl-, которые занимают определенную область между молекулами воды.

В соленой воде молекулы воды присоединяются к ионам соли – данные процесс имеет название «гидратация». Связь между молекулами воды значительно слабее связи, образовавшейся в процессе гидратации.

Поэтому при кипении из молекул пресной воды парообразование происходит быстрее.

На закипание воды с растворенной солью потребуется больше энергии, в качестве которой в данном случае выступает температура.

По мере увеличения температуры молекулы в соленой воде начинаются двигаться быстрее, но при этом их становится меньше, ввиду чего они сталкиваются реже. В результате образуется меньше пара, давление которого ниже, нежели у пара пресной воды.

Для того чтобы в соленой воде давление стало выше атмосферного и начался процесс кипения, необходима более высокая температура. При добавлении 60 граммов соли в воду объемом 1 литр температура кипения увеличится на 10 С.

Давление (P) — кПа

Температура (t) — °С

10

45.82

20

60.07

30

69.11

40

75.88

50

81.34

60

85.95

70

89.96

80

93.51

Известно, что при нормальном атмосферном давлении вода закивает при температуре 100 градусах C. Нормальное атмосферное давление составляет 101,325 кПа.

При снижении окружающего давления вода закипает и испаряется быстрее. Вакуум – свободное от вещества пространство. Технический вакуум – среда, содержащая газ под давлением, которое значительно ниже атмосферного.

В вакууме остаточное давление составляет примерно 4 кПа. При таком показателе давления точкой кипения воды будет 300 С. Чем выше давление в вакууме, тем больше величина температуры кипения воды.

Кипяток – вода, доведенная до температуры кипения. Как правило, для получения кипятка используются чайники. Остывшая вода, прежде доведенная до кипения, называется кипяченой.

В процессе кипения воды обильно выделяется пар. Процесс парообразования сопровождается выделением из состава жидкости свободных молекул кислорода. Чистая пресная вода закипает в чайнике при температуре 100 градусов С.

В кипятке погибает большинство болезнетворных бактерий за счет длительного воздействия высокой температуры на воду. При кипении из солей, содержащихся в жесткой воде, образуется осадок, который известен нам как накипь.

Обычно кипяченую воду применяют для заваривания кофе и чая, а также для дезинфекции овощей и фруктов и т.д.

Хороший способ поправить свое здоровье — это пить минеральную воду. Узнайте больше про щелочные минеральные воды Украины названия которых наиболее известны, насколько они полезны, сколько стоят? Это интересно!

Какие сейчас цены на насосы для повышения давления воды, и как определить, стоит ли он своих денег? Об этом можно прочитать здесь, сделайте правильный выбор!

Кстати, а вы знаете, какой состав у морской воды? Об этом можно прочитать в статье:
http://pro8odu.ru/vidy-vody/seawater/pochemu-nelzya-pit-morskuyu-vodu.html, это очень интересно!

Как уже упоминалось выше, величина температуры кипения воды напрямую зависит от внешнего давления. Чем ниже будет атмосферное давление, тем меньше станет показатель температуры кипения.

Известно, что атмосферное давление значительно падает над уровнем моря. Поэтому в горах давление будет намного ниже, чем на уровне моря.

Чем выше горы, тем ниже атмосферное давление, и соответственно тем ниже температура кипения воды.

Любой альпинист знает, что в горах сложно заварить чай, поскольку вода недостаточно нагревается. Также в горах требуется больше времени, чтобы сварить пищу.

Поэтому была составлена специальная таблица, отражающая температуру закипания воды в зависимости от высоты.

Высота над уровнем моря (метры)

Температура закипания воды (0С)

0

100.0

500

98.3

1000

96.7

1500

95.0

2000

93.3

2500

91.7

3000

90.0

3500

88.3

4000

86.7

4500

85.0

5000

83.8

6000

80

Данные показатели могут меняться, если в состав воды входят примеси. При наличии нелетучих примесей температура кипения воды будет увеличиваться.

Дистиллированная вода – это очищенная вода h3O, в которой практически не содержится каких-либо примесей. Обычно ее используют в медицинских, технических или исследовательских целях.

Дистиллированная вода не предназначена для питья или приготовления пищи. Такую воду производят в специальном оборудовании – дистилляторах, где происходит выпаривание пресной воды и последующая конденсация пара.

Данный процесс называется «дистилляция». После дистилляции все присутствовавшие в воде примеси остаются в выпаренном остатке.

Температура кипения дистиллированной воды будет такой же, как и у обычной водопроводной воды — 100 градусов Цельсия. Разница же заключается в том, что дистиллированная вода будет закипать быстрее по времени, нежели пресная.

Однако этот показатель практически не отличается от времени закипания обычной воды: разница состоит в считанных долях секунды.

Удельная теплота кипения воды или парообразования – это физическая величина, отражающая количество теплоты, необходимое для превращения 1 л кипящей воды в пар.

Процесс кипения воды, как и любого другого вещества, происходит с поглощением теплоты. Значительная часть проводимой теплоты необходима для разрыва связей между молекулами воды.

Другая часть теплоты расходуется на процессы, происходящие при расширении пара. В результате поглощения теплоты увеличивается энергия взаимодействия между частицами пара.

Эта энергия становится больше энергии взаимодействия молекул воды. Таким образом, при одинаковой температуре внутренняя энергия пара становится выше внутренней энергии жидкости.

Единица удельной теплоты парообразования в системе СИ: [ L] = 1 Дж/кг.

Удельная теплота испарения воды равна 2260 кДж/кг.

Небольшое видео — измерение температуры кипения воды:

pro8odu.ru

Почему вода не закипает. От чего зависит кипение воды

Процесс кипения – подразумевает в себе переход жидкого вещества в состояние газообразного. Разница между испарением будет в том, что случается это при взаимосвязи с определенными показателями, куда входят не только показатели температуры, но и давления. Быстрота наступления кипения находится целиком во взаимосвязи с молекулами, которые от нагрева начинают чаще сталкиваться друг с другом. Если взять обычные условия, то температурой кипения считается нагревание в 100 градусов Цельсия, но на самом деле это диапазон величин, который зависит, как от непосредственно жидкости, а также давления снаружи и внутри воды. Если обобщить, то этот диапазон имеет величины от 70, на очень высокой горе, до 110, если находится ближе к уровню моря.

Температура пара кипящей воды в чайнике

Пар это и есть жидкость, только ее состояние переходит в газообразный вид. При взаимодействии с воздухом, он, как и прочие газообразные вещества, может воздействовать на него давлением. Во время парообразования, температура пара и жидкости будут постоянны до момента, когда жидкость не окажется испарена. Случается это в связи с тем, что вся сила температуры уходит на образование пара. Такая ситуация способствует образованию сухого насыщенного пара.

Важно знать! Когда кипит жидкость, пар имеет идентичные с ней градусы. Горячее, чем сама жидкость, получится получать пар исключительно с применением специальных приспособлений. Градусы, требуемые для закипания обычной жидкости, имеют величину в 100 градусов Цельсия.

При какой температуре закипает соленая вода

Соленую воду до кипения довести, возможно, только более высокими температурами, нежели в случае с обычной. В составе соленой же имеется набор ионов, которыми заполнены пространственные промежутки водных молекул. Из-за этого происходит гидратация, когда ионы соли соединяются с молекулами жидкости. Так как после гидратации связь молекул становится ощутимо сильней, соответственно процесс парообразования длится дольше.

За счет нагрева, соленая вода постоянно теряет молекулы, соответственно их сталкивание будет значительно реже. Для закипания потребуется больше времени, чем этого потребует пресная вода. Температуру, с которой можно сделать из соленой воды кипяток, в среднем, можно добавить на 10 градусов Цельсия выше, чем у обычной.

Градус закипания дистиллированной воды

Дистиллированный вид представляет собой очищенную жидкость, которая практически не содержит в себе примеси. Как правило, она предназначена для технического, медицинского и исследовательского применения.

Внимание! Употреблять ее в пищу и готовить на ней еду строго не рекомендуется.

Вода делается при помощи специального оборудования-дистиллятора, где пресная вода выпаривается, а пар конденсирует. По окончании дистилляции примеси будут оставаться вне жидкости.

Дистиллированный вид кипит точно также как и пресная с водопроводной — 100 градусах Цельсия. Есть небольшое отличие, что дистиллированная жидкость дойдет до кипения быстрее, однако эта разница совсем незначительна.

Как влияет давление на процесс закипания воды

Давление несет в себе существенную разницу для кипения жидкости. При этом играет роль атмосферное давление и давление внутри воды. К примеру, если поставить на огонь воду, находясь на большой высоте, то для закипания будет достаточно 70 градусов Цельсия. В условиях гор приготовление пищи несет определенные сложности. На это уходит более длительное время, так как кипяток не будет достаточно горячим. К примеру, попытка приготовления вареного яйца закончится неудачей, не говоря уже о вареном мясе, которое требует хорошую термическую обработку.

Важно! Не стоит принимать в пищу что-либо, что не прошло термическую обработку или хорошо не проварено. Особенно если дело касается походов и прочих вылазок на природу

www.lllit.ru

Почему кипит вода?. О чем Эйнштейн рассказал своему повару

Почему кипит вода?

«Я и моя жена никак не можем прийти к согласию вот по какому вопросу: закипит ли вода в кастрюле быстрее, если ее накрыть крышкой? Она говорит, что да, закипит быстрее, потому что без крышки большое количество тепла просто теряется. Я считаю, что закипит позже, потому что крышка повышает давление внутри и точка кипения воды тоже возрастает — будто в скороварке. Так кто из нас прав?»

Ваша жена выиграла, хотя вы тоже отчасти правы.

Когда вода в кастрюле нагревается и ее температура поднимается, над ее поверхностью появляется все больше водяного пара. Так получается потому, что все больше молекул воды на ее поверхности получают достаточно энергии, чтобы «сбежать» из жидкости в воздушную среду. Возрастающий объем водяного пара уносит с собой всевозрастающее количество энергии, которая в другом случае была бы потрачена на дальнейшее нагревание воды. Более того, чем ближе точка кипения, тем больше энергии уносит с собой каждая молекула водяного пара и тем важнее становится задача не потерять эти молекулы. Крышка кастрюли частично блокирует потерю всех этих молекул. Чем плотнее прилегает крышка, тем больше «горячих» молекул останется в кастрюле и тем раньше закипит вода.

Ваше же утверждение, согласно которому благодаря крышке повышается давление внутри кастрюли, словно в скороварке, и, таким образом, повышается точка кипения (соответственно, откладывается и собственно момент закипания), теоретически верно, но в реальности все обстоит иначе. Даже плотно прилегающая тяжелая крышка поднимет давление внутри менее чем на 0,1 %, что, в свою очередь, повысит температуру кипения на сотые доли градуса. Получается, что вы скорее отсрочите момент кипения, гипнотизируя кастрюлю взглядом, нежели накрывая ее крышкой.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

eda.wikireading.ru

Почему температура кипения воды в различных условиях разная? :: SYL.ru

Каждый знает, что температура кипения воды при обычном атмосферном давлении (около 760 мм рт. ст.) составляет 100 °С. Но не всем известно, что вода может закипать при различной температуре. Точка закипания зависит от ряда факторов. Если срабатывают определенные условия, вода может закипеть и при +70 °С, и при +130 °С, и даже при 300 °С! Рассмотрим причины более подробно.

От чего зависит температура кипения воды?

Закипание воды в емкости происходит по определенному механизму. В процессе нагрева жидкости на стенках емкости, в которую она налита, появляются пузырьки воздуха. Внутри каждого пузырька находится пар. Температура пара в пузырьках изначально значительно выше нагреваемой воды. Но ее давление в этот период выше, чем внутри пузырьков. Пока вода не прогрелась, пар в пузырьках сжимается. Затем под воздействием внешнего давления пузырьки лопаются. Процесс длится до тех пор, пока температуры жидкости и пара в пузырьках не сравняются. Именно теперь шарики с паром могут подняться на поверхность. Вода начинает закипать. Далее процесс нагрева прекращается, так как излишки тепла выводятся паром наружу в атмосферу. Это термодинамическое равновесие. Вспомним физику: давление воды состоит из веса самой жидкости и давления воздуха над сосудом с водой. Таким образом, меняя один из двух параметров (давление жидкости в сосуде и давление атмосферы), можно изменить температуру закипания.

Какова температура кипения воды в горах?

В горах температура кипения жидкости постепенно падает. Это связано с тем, что атмосферное давление при восхождении на гору постепенно понижается. Чтобы вода закипела, давление в пузырьках, которые появляются в процессе нагрева воды, должно быть равным атмосферному. Поэтому с увеличением высоты в горах на каждые 300 м температура кипения воды снижается приблизительно на один градус. Такой кипяток не такой горячий, как кипящая жидкость на равнинной местности. На большой высоте сложно, а иногда и невозможно заварить чай. Зависимость кипения воды от давления выглядит таким образом:

Высота над уровнем моря

0 м

300 м

1000 м

2000 м

3000 м

4000 м

5000 м

6000 м

Температура закипания

100 °С

99 °С

96,7 °С

93,3 °С

90 °С

86,7 °С

83,8 °С

80 °С

А в других условиях?

А какова температура кипения воды в вакууме? Вакуум представляет собой разреженную среду, в которой давление значительно ниже атмосферного. Температура кипения воды в разреженной среде также зависит от остаточного давления. При давлении в вакууме 0,001 атм. жидкость закипит при 6,7 °С. Обычно остаточное давление составляет около 0,004 атм., поэтому при таком давлении вода закипает при 30 °С. При увеличении давления в разреженной среде, температура кипения жидкости будет повышаться.

В герметически закрытом сосуде температура кипения жидкости связана с давлением внутри емкости. В процессе нагрева происходит выделение пара, который оседает конденсатом на крышке и стенках сосуда. Таким образом, увеличивается давление внутри сосуда. Например, в скороварке давление достигает 1,04 атм., поэтому жидкость кипит в ней при 120 °С. Обычно в таких емкостях давление можно регулировать при помощи встроенных клапанов, следовательно, и температуру тоже.

www.syl.ru

При какой температуре закипает вода

Если вас спросят, при какой температуре закипает вода, вы скорее всего ответите, что при 100 °C. И ваш ответ будет правильным, но это значение верно только при обычном атмосферном давлении – 760 мм рт. ст. На самом деле вода может закипать и при 80 °C, и при 130 °C. Чтобы объяснить причину таких расхождений, прежде всего нужно выяснить, что такое кипение.

Механизм кипения

Разобраться, сколько нужно градусов, чтобы вода закипела, поможет изучение механизма этого физического явления. Кипение представляет собой процесс преобразования жидкости в пар и проходит в несколько этапов:

  1. При нагревании жидкости из микротрещин в стенках сосуда выходят пузырьки с воздухом и водяным паром.
  2. Пузыри немного расширяются, но жидкость в сосуде настолько холодна, что это приводит к конденсации пара в пузырях.
  3. Пузырьки начинают лопаться до тех пор, пока вся толща жидкости не станет достаточно горячей.
  4. Через некоторое время происходит уравнивание давления воды и пара в пузырях. На этом этапе отдельные пузырьки могут подниматься на поверхность и выпускать пар.
  5. Пузырьки начинают интенсивно подниматься, начинается бурление с характерным звуком. Начиная с этого этапа, температура в сосуде не меняется.
  6. Процесс кипения будет продолжаться до тех пор, пока вся жидкость не перейдет в газообразное состояние.

Температура пара

Температура пара при кипении воды такая же, как и самой воды. Это значение не будет меняться до тех пор, пока не испарится вся жидкость в сосуде. В процессе кипения образуется влажный пар. Он насыщен жидкими частицами, равномерно распределенными по всему объему газа. Далее высокодисперсные частицы жидкости конденсируются, а насыщенный пар превращается в сухой.

Также существует перегретый пар, который намного горячее, чем кипяток. Но его можно получить только с помощью специальной аппаратуры.

Влияние давления

Мы уже выяснили, что для закипания жидкости необходимо уравнивание давления жидкого вещества и пара. Так как давление воды складывается из атмосферного давления и давления самой жидкости, изменить время закипания можно двумя способами:

  • изменением атмосферного давления;
  • изменением давления в самом сосуде.

Первый случай мы можем наблюдать на территориях, расположенных на разной высоте над уровнем моря. На побережьях температура закипания будет составлять 100 °C, а на вершине Эвереста – всего 68 °C. Исследователи рассчитали, что при подъеме в горы каждые 300 метров температура закипания воды снижается на 1 °C.

Высота над уровнем моря (м)3001 тыс.2 тыс.3 тыс.4 тыс.5 тыс.6 тыс.
Температура закипания (°C)1009996,793,39086,783,880

Данные значения могут меняться в зависимости от химического состава воды и наличия примесей (солей, ионов металлов, растворимых газов).

Для получения кипятка чаще всего используют чайники. Температура кипения воды в чайнике также зависит от района проживания. Жителям горной местности рекомендуется использовать автоклавы и скороварки, которые помогают сделать кипяток более горячим и ускорить процесс приготовления пищи.

Кипение соленой воды

То, при скольких градусах закипает вода, определяет и наличие в ней примесей. В составе морской воды присутствуют ионы натрия и хлора. Они располагаются между молекулами h3O и притягивают их. Этот процесс известен как гидратация.

Связь между водой и ионами соли намного сильнее, чем между молекулами воды. Для закипания соленой воды требуется больше энергии, чтобы можно было разорвать эти связи. Этой энергией является температура.

Также соленая жидкость отличается от пресной низкой концентрацией молекул h3O. В этом случае при нагревании они начинают быстрее двигаться, но не могут образовать достаточно большой пузырь пара, так как реже сталкиваются. Давления маленьких пузырьков недостаточно для их выхода на поверхность.

Для уравнивания водного и атмосферного давления нужно увеличить температуру. Поэтому соленой воде для закипания требуется намного больше времени, чем пресной, а температура кипения будет зависеть от концентрации соли. Известно, что при добавлении 60 г NaCl в 1 л жидкости температура закипания возрастает на 10 °C.

Как изменить температуру кипения

В горной местности очень тяжело приготовить пищу, на это уходит слишком много времени. Причина – недостаточно горячий кипяток. На очень больших высотах почти невозможно сварить яйцо, что уж говорить о приготовлении мяса, которое нуждается в хорошей термической обработке.

Изменение температуры, при которой закипает жидкость, важна для жителей не только горных районов.

Для стерилизации продуктов и оборудования желательно использовать более высокую температуру, чем 100 °C, так как некоторые микроорганизмы являются термостойкими.

Это важная информация не только для домохозяек, но и для специалистов, работающих в лабораториях. Также увеличение температуры кипения может заметно сэкономить время, уходящее на приготовление пищи, что немаловажно в наше время.

Чтобы увеличить этот показатель, нужно использовать плотно закрывающуюся емкость. Лучше всего для этого подойдут скороварки, в которых крышка не пропускает пар, увеличивая давление внутри сосуда. Во время нагревания выделяется пар, но, так как он не может выйти наружу, происходит его конденсация на внутренней стороне крышки. Это приводит к существенному увеличению внутреннего давления. В автоклавах давление составляет 1–2 атмосферы, поэтому жидкость в них закипает при температуре 120–130 °C.

Максимальная температура кипения воды до сих пор остается неизвестной, так как этот показатель может увеличиваться до тех пор, пока увеличивается атмосферное давление. Известно, что в паровых турбинах вода не может закипеть даже при 400 °C и давлении в несколько десятков атмосфер. Такие же данные получили на больших глубинах океана.

Кипение воды при пониженном давлении: Видео

vseowode.ru

Автор: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о