Miksi vesi kiehuu nopeammin vuorilla? Missä lämpötilassa vesi kiehuu? Kiehumispiste vs. paine Veden kiehumispiste on

Kiehuvaan veteen liittyy muutoksia sen faasitilan ominaisuuksissa ja höyrymäisen koostumuksen saavuttaminen, kun tietyt lämpötila-indikaattorit saavutetaan.

Veden keittämiseksi ja höyryn vapautumisen edistämiseksi tarvitaan 100 celsiusastetta. Tänään yritämme käsitellä kysymystä siitä, kuinka ymmärtää, että vesi on kiehunut.

Lapsuudesta lähtien olemme kaikki kuulleet vanhempien neuvoja siitä, mitä saa vain syödä keitetty vesi. Nykyään tällaisten suositusten kannattajia ja vastustajia voi tavata.

Toisaalta veden keittäminen on itse asiassa tarpeellinen ja hyödyllinen menettely, koska siihen liittyy seuraavat myönteiset näkökohdat:

• 100 asteen ja sitä korkeamman veden lämpötilan saavuttamiseen liittyy monien patogeenien kuolema, joten keittämistä voidaan kutsua eräänlaiseksi nesteen puhdistamiseksi. varten tehokas taistelu Bakteerien kanssa asiantuntijat suosittelevat veden keittämistä vähintään 10 minuuttia.
• Vettä keitettäessä poistuvat myös erilaiset epäpuhtaudet, jotka voivat aiheuttaa tietyn vaaran ihmisten terveydelle. Merkki epäpuhtauksista eroon pääsemisestä on kalkkikiven muodostuminen, jota näemme usein kattiloiden ja kattiloiden seinillä. Mutta muista, että keitettäessä teetä vain keitetyllä vedellä, on suuri todennäköisyys täyttää keho säännöllisesti kiteytyneillä kerrostumilla, mikä on täynnä kehitystä virtsakivitauti Tulevaisuudessa.

Kiehuvan veden haitat voivat johtua ilmoitettujen kiehumisaikaa koskevien suositusten noudattamatta jättämisestä.

Jos nostit nesteen 100 asteeseen ja poistit sen heti tulesta, ei ole epäilystäkään siitä, että vallitsevaan mikro-organismien määrään ei ollut haitallista vaikutusta. Tämän välttämiseksi muista keittää vettä 10–15 minuuttia.

Yksi vielä negatiivinen puoli kiehuva vesi johtaa hapen menetykseen, joka on elintärkeä elementti kaikille elävälle organismille.

Suurten happimolekyylien ansiosta hyödyllisten alkuaineiden jakautuminen varmistetaan verenkiertoelimistö. Hapenpuute ei tietenkään ole terveydelle haitallista, mutta siitä ei ole mitään hyötyä.

On olemassa useita menetelmiä veden kiehumiseen. Ne eroavat ensinnäkin siinä, millä vanulla käytät nesteen keittämiseen. Vedenkeittimiä käytetään useimmiten teen tai kahvin valmistukseen, mutta ruuanlaitossa käytetään useimmiten kattiloita.

Joten ensin sinun on täytettävä vedenkeitin kylmä vesi hanasta ja laita astia tuleen. Kun se lämpenee, rätiseviä ääniä kuuluu selvästi, ja ne korvataan lisääntyvällä suhinalla.

Seuraava vaihe on suhinan häipyminen, joka korvataan heikolla äänellä, jonka esiintymiseen liittyy höyryn vapautuminen. Nämä merkit osoittavat, että vedenkeittimessä oleva vesi on kiehunut. Jää vain odottaa noin 10 minuuttia ja poistaa vedenkeitin lämmöltä.

On paljon helpompi määrittää veden kiehumisaste avoimissa astioissa. Täytä pannu tarvittavalla määrällä kylmää vettä ja aseta astia tuleen. Ensimmäiset merkit siitä, että vesi kiehuu pian, ovat pienten kuplien ilmestyminen astian pohjalle ja nousevat ylös.

Seuraava vaihe on kuplien koon ja lukumäärän kasvu, johon liittyy höyryn muodostuminen säiliön pinnan yläpuolelle. Jos vesi alkaa kiehua, neste on saavuttanut kiehumiseen vaaditun lämpötilan.

Seuraavat tosiasiat ovat sinulle hyödyllisiä:

• Jos haluat kiehauttaa veden mahdollisimman nopeasti kattilassa, peitä astia kannella lämmön säilyttämiseksi. Sinun on myös muistettava, että suurissa astioissa vesi kiehuu pidempään, mikä liittyy siihen, että tällaisen kattilan lämmittämiseen kuluu enemmän aikaa.
• Käytä vain kylmää vesijohtovettä. Tosiasia on, että kuuma vesi saattaa sisältää putkistosta löytyviä lyijyä. Monien asiantuntijoiden mukaan tällainen vesi ei sovellu kulutukseen ja ruoanlaittoon, edes keittämisen jälkeen.
• Älä koskaan täytä astioita reunoja myöten, sillä vesi valuu yli kattilasta kiehuessaan.
• Korkeuden kasvaessa kiehumispiste laskee. Tällaisessa tapauksessa se voi olla tarpeen Suuri määrä kiehumisaika kaikkien taudinaiheuttajien kuoleman varmistamiseksi. Tämä seikka tulee ottaa huomioon vuoristossa vaeltaessa.

Myös kaikki varotoimenpiteet on toteutettava koskettaessa kuuman veden, astian lisäksi myös muodostunutta höyryä, joka voi aiheuttaa vakavia palovammoja.

Takaisin eteenpäin

Huomio! Dian esikatselu on tarkoitettu vain tiedoksi, eikä se välttämättä edusta esityksen koko laajuutta. Jos olet kiinnostunut Tämä työ lataa täysi versio.

Tuntien aikana

1. Kiehuvan veden vaiheet.

Kiehuminen on nesteen siirtymistä höyryksi, joka tapahtuu, kun nesteen tilavuuteen muodostuu höyrykuplia tai höyryonteloita. Kuplat kasvavat niissä olevan nesteen haihtumisen vuoksi, kelluvat ylös ja ovat kuplien sisällä kylläistä höyryä menee nesteen yläpuolelle höyryfaasiin.

Kiehuminen alkaa, kun nestettä lämmitettäessä tyydyttyneen höyryn paine sen pinnan yläpuolella on yhtä suuri kuin ulkoinen paine. Lämpötilaa, jossa neste kiehuu vakiopaineessa, kutsutaan kiehumispisteeksi (Tboil). Jokaisen nesteen kiehumispisteellä on oma arvonsa, eikä se muutu kiinteässä kiehumisprosessissa.

Tarkkaan ottaen Tboil vastaa kylläisen höyryn lämpötilaa (kyllästynyt lämpötila) kiehuvan nesteen tasaisen pinnan yläpuolella, koska itse neste on aina jonkin verran ylikuumentunut suhteessa Tboiliin. Kiehuvan nesteen lämpötila ei muutu paikallaan kiehuvassa. Paineen kasvaessa Tboil kasvaa

1.1 Kiehumisprosessien luokitus.

Keittäminen luokitellaan sen mukaan seuraavat ominaisuudet:

kupla ja elokuva.

Kiehumista, jossa höyryä muodostuu ajoittain ydintyvien ja kasvavien kuplien muodossa, kutsutaan ytimien keittämiseksi. Kun ytimet kiehuvat hitaasti nesteessä (tarkemmin, astian seinillä tai pohjalla), ilmaantuu höyryllä täytettyjä kuplia.

Kun lämpövirta kasvaa tiettyyn kriittiseen arvoon, yksittäiset kuplat sulautuvat yhteen muodostaen jatkuvan höyrykerroksen lähelle astian seinämää, joka tunkeutuu ajoittain nestetilavuuteen. Tätä tilaa kutsutaan filmitilaksi.

Jos astian pohjan lämpötila ylittää merkittävästi nesteen kiehumispisteen, niin kuplien muodostumisnopeus pohjassa tulee niin korkeaksi, että ne yhdistyvät yhteen muodostaen jatkuvan höyrykerroksen astian pohjan ja nesteen väliin. itse. Tässä kalvon kiehumistilassa lämpövirta lämmittimestä nesteeseen putoaa jyrkästi (höyrykalvo johtaa lämpöä huonommin kuin konvektio nesteessä), minkä seurauksena kiehumisnopeus laskee. Kalvon kiehumistilaa voidaan havaita esimerkiksi vesipisarasta kuumalla liedellä.

lämmönvaihtopinnan konvektion tyypin mukaan? vapaalla ja pakotetulla konvektiolla;

Kuumennettaessa vesi käyttäytyy liikkumattomana ja lämpö siirtyy alemmista kerroksista ylempiin lämmönjohtavuuden kautta. Lämpenemisen myötä lämmönsiirron luonne kuitenkin muuttuu, kun prosessi käynnistyy, jota kutsutaan yleisesti konvektioksi. Kun vesi lämpenee lähellä pohjaa, se laajenee. Vastaavasti kuumennetun pohjaveden ominaispaino osoittautuu kevyemmäksi kuin saman määrän vettä pintakerroksissa. Tämän seurauksena koko kattilan sisällä oleva vesijärjestelmä muuttuu epävakaaksi, mitä kompensoi se, että kuumaa vettä alkaa kellua pintaan ja kylmempää vettä uppoaa tilalle. Tämä on vapaa konvektio. Pakkokonvektiolla lämmönsiirto syntyy sekoittamalla nestettä ja liikettä vedessä syntyy keinotekoisen jäähdytysnestesekoittimen, pumpun, tuulettimen ja vastaavien takana.

suhteessa kyllästymislämpötilaan? ilman alijäähdytystä ja keittämistä alijäähdytyksellä. Alijäähdytyksellä keitettäessä ilmakuplat kasvavat astian pohjalle, katkeavat ja romahtavat. Jos alijäähdytystä ei ole, kuplat irtoavat, kasvavat ja kelluvat nesteen pinnalle. kiehuvan pinnan suunnan perusteella avaruudessa? vaakasuorilla kaltevilla ja pystysuorilla pinnoilla;

Jotkut välittömästi kuumemman lämmönvaihtopinnan vieressä olevat nestekerrokset kuumenevat korkeammalle ja kohoavat kevyempinä lähellä seinää olevia kerroksia pitkin pystysuoraa pintaa. Näin ollen kuumaa pintaa pitkin tapahtuu jatkuvaa väliaineen liikettä, jonka nopeus määrää lämmönvaihdon intensiteetin pinnan ja käytännössä liikkumattoman väliaineen pääosan välillä.

kiehumisen luonne? kehittynyt ja kehittymätön, epävakaa kiehuva;

Lämpövuon tiheyden kasvaessa höyrystymiskerroin kasvaa. Kiehuminen muuttuu kehittyneeksi kuplaksi. Irtautumistaajuuden lisääminen saa kuplat umpeutumaan toisiinsa ja sulautumaan. Lämmityspinnan lämpötilan noustessa höyrystymiskeskusten lukumäärä kasvaa jyrkästi, lisääntyvä määrä irronneita kuplia kelluu nesteessä aiheuttaen sen intensiivisen sekoittumisen. Tällaisella keittämisellä on kehittynyt luonne.

1.2 Kiehumisprosessin erottelu vaiheittain.

Veden keittäminen on monimutkainen prosessi, joka koostuu neljästä selkeästi erotettavissa olevasta vaiheesta.

Ensimmäinen vaihe alkaa pienten ilmakuplien hyppäämisellä kattilan pohjalta sekä kuplaryhmien ilmestymisellä veden pinnalle lähellä kattilan seiniä.

Toiselle vaiheelle on ominaista kuplien tilavuuden kasvu. Sitten vähitellen veteen syntyvien ja pintaan ryntäävien kuplien määrä kasvaa yhä enemmän. Kiehumisen ensimmäisessä vaiheessa kuulemme ohuen, tuskin erottuvan sooloäänen.

Kolmannelle kiehumisvaiheelle on ominaista massiivinen nopea kuplien nousu, jotka ensin aiheuttavat lievää sameutta ja sitten jopa veden "valkaisua", joka muistuttaa lähteen nopeasti virtaavaa vettä. Tämä on niin sanottu "valkoisen avaimen" kiehuminen. Se on erittäin lyhytikäinen. Äänestä tulee kuin pienen mehiläisparven ääni.

Neljäs on voimakas veden kiehuminen, suurien puhkeavien kuplien ilmestyminen pinnalle ja sitten roiskuminen. Roiskeet tarkoittavat, että vesi on kiehunut liikaa. Äänet vahvistetaan jyrkästi, mutta niiden yhtenäisyys häiriintyy, niillä on taipumus mennä toistensa edelle, kasvaen kaoottisesti.

2. Kiinan teeseremoniasta.

Idässä on erityinen asenne teen juomiseen. Kiinassa ja Japanissa teeseremonia oli osa filosofien ja taiteilijoiden tapaamisia. Perinteisen itämaisen teenjuonnin aikana pidettiin viisaita puheita, mietittiin taideteoksia. Teeseremonia suunniteltiin erityisesti jokaista kokousta varten, kukkakimppuja valittiin. Käytetty erikoisvälineitä teen keittämiseen. erityiskohtelu oli veteen, joka vietiin keittämään teetä. On tärkeää keittää vesi oikein kiinnittämällä huomiota "tulikiertoihin", jotka havaitaan ja toistuvat kiehuvassa vedessä. Vettä ei saa kiehauttaa nopeasti, koska sen seurauksena veden energiaa menetetään, joka yhtyessään teelehden energiaan tuottaa meissä halutun teetilan.

Vaiheita on neljä ulkomuoto kiehuvaa vettä, joita kutsutaan vastaavasti "kalan silmä”, "rapusilmä", "helmesäikeet" ja "kuplaava kevät". Nämä neljä vaihetta vastaavat neljää kiehuvan veden äänisäestyksen ominaisuutta: hiljainen kohina, keskikohina, melu ja voimakas kohina, jotka eri lähteistä joskus annetaan myös erilaisia ​​runollisia nimiä.

Lisäksi seurataan myös höyrynmuodostuksen vaiheita. Esimerkiksi kevyt sumu, sumu, paksu sumu. Sumu ja paksu sumu osoittavat ylikypsää kiehuvaa vettä, joka ei enää sovellu teen keittämiseen. Uskotaan, että tulen energia siinä on jo niin voimakas, että se on tukahduttanut veden energian, minkä seurauksena vesi ei pääse kunnolla kosketukseen teenlehteen ja antamaan oikeanlaatuista energiaa. teetä juova henkilö.

Oikean haudutuksen tuloksena saamme herkullista teetä, jonka voi keittää 100 asteeseen lämmittämättömällä vedellä useita kertoja nauttien hienovaraisia ​​sävyjä jälkimaku jokaisesta uudesta juomasta.

Venäjällä alkoi ilmestyä teekerhoja, jotka juurruttavat teen juomisen kulttuuria idässä. Teeseremoniassa nimeltä Lu Yu eli veden kiehuminen avotulella voidaan havaita veden kiehumisen kaikki vaiheet. Tällaiset kokeet veden kiehumisprosessilla voidaan suorittaa kotona. Ehdotan muutamia kokeita:

- lämpötilan muutokset astian pohjassa ja nesteen pinnalla;
muuttaa lämpötilariippuvuus veden kiehumisen vaiheet;
- kiehuvan veden tilavuuden muutos ajan myötä;
- lämpötilariippuvuuden jakautuminen etäisyydestä nesteen pintaan.

3. Kokeet kiehumisprosessin tarkkailemiseksi.

3.1. Veden kiehumisvaiheiden lämpötilariippuvuuden tutkiminen.

Lämpötila mitattiin nesteen kaikissa neljässä kiehumisvaiheessa. Saatiin seuraavat tulokset:

– ensimmäinen veden kiehumisvaihe (FISHEYE) kesti 1. minuutista 4. minuuttiin. Pohjassa olevat kuplat ilmestyivät 55 asteen lämpötilassa (kuva 1).

Valokuva 1.

– toinen veden kiehumisvaihe (CRAB EYE) kesti 5. - 7. minuutilla noin 77 asteen lämpötilassa. Pohjassa olevien pienten kuplien tilavuus kasvoi, muistuttaen rapun silmiä. (kuva 2).

Kuva 2.

– kolmas veden kiehumisvaihe (HELMIlangat) kesti 8. minuutista 10. minuuttiin. Paljon pieniä kuplia muodosti PEARL STRINGS, jotka nousivat veden pintaan saavuttamatta sitä. Prosessi alkoi 83 asteen lämpötilassa (kuva 3).

Kuva 3.

– neljäs veden kiehumisvaihe (Bubbling SOURCE) kesti 10. minuutista 12. minuuttiin. Kuplat kasvoivat, nousivat veden pintaan ja puhkesivat aiheuttaen veden kiehumisen. Prosessi tapahtui 98 asteen lämpötilassa (kuva 4). Kuva 4.

Kuva 4.

3.2. Tutkimus kiehuvan veden tilavuuden muutoksista ajan myötä.

Ajan myötä kiehuvan veden tilavuus muuttuu. Veden alkuperäinen tilavuus kattilassa oli 1 litra. 32 minuutin kuluttua tilavuus puolitettiin. Tämä näkyy selvästi kuvassa 5, merkitty punaisilla pisteillä.

Kuva 5.

Kuva 6.

Seuraavien 13 minuutin kiehuvan veden aikana sen tilavuus pieneni kolmanneksella, tämä viiva on myös merkitty punaisilla pisteillä (kuva 6).

Mittaustulosten perusteella saatiin kiehuvan veden tilavuuden muutoksen riippuvuus ajan myötä.

Kuva 1. Kaavio kiehuvan veden tilavuuden muutoksesta ajan kuluessa

Johtopäätös: Tilavuuden muutos on kääntäen verrannollinen nesteen kiehumisaikaan (kuva 1), kunnes alkuperäistä tilavuutta ei ole enää jäljellä1 / 25 osa. Viimeisessä vaiheessa volyymin lasku hidastui. Elokuvan kiehumisjärjestelmällä on tässä rooli. Jos astian pohjan lämpötila ylittää merkittävästi nesteen kiehumispisteen, niin kuplien muodostumisnopeus pohjassa tulee niin korkeaksi, että ne yhdistyvät yhteen muodostaen jatkuvan höyrykerroksen astian pohjan ja nesteen väliin. itse. Tässä tilassa nesteen kiehumisnopeus laskee.

3.3. Lämpötilariippuvuuden jakautumisen tutkiminen etäisyydestä nesteen pintaan.

Kiehuvaan nesteeseen muodostuu tietty lämpötilajakauma (kuva 2), ja neste ylikuumenee huomattavasti lämmityspinnan lähellä. Ylikuumenemisen suuruus riippuu useista fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksista ja nesteestä itsestään sekä rajapinnoista. Perusteellisesti puhdistetut nesteet, joissa ei ole liuenneita kaasuja (ilma), voivat ylikuumentua kymmeniä asteita erityisiä varotoimia noudattaen.

Riisi. 2. Kaavio veden lämpötilan muutoksen riippuvuudesta pinnalla etäisyydestä lämmityspintaan.

Mittaustulosten perusteella on mahdollista saada käyrä veden lämpötilan muutoksen riippuvuudesta etäisyydestä lämmityspintaan.

Johtopäätös: nesteen syvyyden kasvaessa lämpötila on alhaisempi, ja pienillä etäisyyksillä pinnasta jopa 1 cm: iin lämpötila laskee jyrkästi, eikä sitten melkein muutu.

3.4 Lämpötilan muutosten tutkimus astian pohjassa ja lähellä nesteen pintaa.

Mittauksia tehtiin 12 kappaletta. Vesi kuumennettiin 7 asteen lämpötilasta kiehuvaksi. Lämpötilamittauksia tehtiin minuutin välein. Mittaustulosten perusteella saatiin kaksi kuvaajaa lämpötilan muutoksista veden pinnalla ja pohjassa.

Kuva 3. Taulukko ja kaavio havaintojen tuloksista. (Kirjoittajan kuva)

Johtopäätökset: veden lämpötilan muutos aluksen pohjalla ja pinnalla on erilainen. Pinnalla lämpötila muuttuu tiukasti lineaarisen lain mukaan ja saavuttaa kiehumispisteen kolme minuuttia myöhemmin kuin pohjassa. Tämä johtuu siitä, että pinnalla neste joutuu kosketuksiin ilman kanssa ja luovuttaa osan energiastaan, joten se lämpenee eri tavalla kuin kattilan pohjalla.

Johtopäätökset työn tulosten perusteella.

Havaittiin, että kiehumispisteeseen lämmitetty vesi käy läpi kolme vaihetta riippuen nesteen sisällä tapahtuvasta lämmönvaihdosta, jossa nesteen sisällä muodostuu ja kasvaa höyrykuplia. Veden käyttäytymistä tarkasteltaessa havaittiin kunkin vaiheen ominaispiirteet.

Veden lämpötilan muutos aluksen pohjalla ja pinnalla on erilainen. Pinnalla lämpötila muuttuu tiukasti lineaarisen lain mukaan ja saavuttaa kiehumispisteen kolme minuuttia myöhemmin kuin pohjalla, mikä johtuu siitä, että pinnalla neste joutuu kosketuksiin ilman kanssa ja luovuttaa osan energiastaan .

Lisäksi määritettiin kokeellisesti, että nesteen syvyyden kasvaessa lämpötila on alhaisempi ja pienillä etäisyyksillä pinnasta jopa 1 cm: iin asti lämpötila laskee jyrkästi ja sitten melkein ei muutu.

Kiehumisprosessi tapahtuu lämmön imeytyessä. Kun nestettä kuumennetaan, suurin osa energiasta menee vesimolekyylien välisten sidosten katkaisemiseen. Tällöin veteen liuennut kaasu vapautuu astian pohjalle ja seinille muodostaen ilmakuplia. Saavutettuaan tietyn koon kupla nousee pintaan ja romahtaa tyypillisellä äänellä. Jos tällaisia ​​kuplia on paljon, vesi "sihisee". Ilmakupla nousee veden pintaan ja puhkeaa, jos nostevoima on suurempi kuin painovoima. Kiehuminen on jatkuva prosessi, kiehumisen aikana veden lämpötila on 100 astetta eikä muutu veden kiehumisprosessissa.

Kirjallisuus

1. V.P. Isachenko, V.A. Osipova, A.S. Sukomel "Lämmönsiirto" M.: Energia 1969
2. Frenkel Ya.I. Nesteiden kineettinen teoria. L., 1975
3. Croxton K. A. Nestemäisen tilan fysiikka. M., 1987
4. P.M. Kurennov "Venäjän kansanlääketiede".
5. Buzdin A., Sorokin V., Kiehuvat nesteet. aikakauslehti "Quantum", N6,1987

Jos nestettä kuumennetaan, se kiehuu tietyssä lämpötilassa. Keitettäessä nesteeseen muodostuu kuplia, jotka nousevat ylös ja puhkeavat. Kuplat sisältävät vesihöyryä sisältävää ilmaa. Kun kuplat puhkeavat, höyry poistuu ja neste haihtuu nopeasti.

Erilaiset nestemäisessä tilassa olevat aineet kiehuvat omassa ominaislämpötilassaan. Lisäksi tämä lämpötila ei riipu vain aineen luonteesta, vaan myös ilmakehän paine. Joten vesi normaalissa ilmakehän paineessa kiehuu 100 °C:ssa, ja vuoristossa, jossa paine on alhaisempi, vesi kiehuu alhaisemmassa lämpötilassa.

Kun neste kiehuu, energian (lämmön) lisäsyöttö siihen ei nosta sen lämpötilaa, vaan yksinkertaisesti ylläpitää kiehumista. Eli energiaa käytetään kiehumisprosessin ylläpitämiseen, ei aineen lämpötilan nostamiseen. Siksi fysiikassa otetaan käyttöön tällainen käsite ominaislämpö höyrystymistä(L). Se vastaa lämpömäärää, joka tarvitaan kiehumaan kokonaan pois 1 kg nestettä.

On selvää, että eri aineilla on oma höyrystymislämpönsä. Veden osalta se on siis 2,3 10 6 J/kg. Eetterille, joka kiehuu 35 °C:ssa, L = 0,4 10 6 J/kg. 357 °C:ssa kiehuvan elohopean L = 0,3 10 6 J/kg.

Mikä on kiehumisprosessi? Kun vesi lämpenee, mutta ei ole vielä saavuttanut kiehumispistettä, siihen alkaa muodostua pieniä kuplia. Ne muodostuvat yleensä säiliön pohjalle, koska ne yleensä lämpenevät pohjan alla ja siellä lämpötila on korkeampi.

Kuplat ovat kevyempiä kuin ympäröivä vesi ja alkavat siksi nousta ylempiin kerroksiin. Täällä lämpötila on kuitenkin vielä alhaisempi kuin pohjalla. Siksi höyry tiivistyy, kuplat pienenevät ja painavat ja putoavat jälleen alas. Tämä tapahtuu, kunnes kaikki vesi on lämmitetty kiehumispisteeseen. Tällä hetkellä kuuluu ääni, joka edeltää kiehumista.

Kun kiehumispiste saavutetaan, kuplat eivät enää uppoa alas, vaan kelluvat pintaan ja puhkeavat. Niistä tulee höyryä. Tällä hetkellä ei enää kuulu ääntä, vaan nesteen kurinaa, joka osoittaa sen kiehuvan.

Siten kiehumisen ja haihdutuksen aikana neste muuttuu höyryksi. Toisin kuin haihtuminen, joka tapahtuu vain nesteen pinnalla, kiehumiseen liittyy höyryä sisältävien kuplien muodostuminen koko tilavuudessa. Lisäksi toisin kuin haihtuminen, joka tapahtuu missä tahansa lämpötilassa, kiehuminen on mahdollista vain tietyssä nesteelle ominaisessa lämpötilassa.

Miksi mitä korkeampi ilmanpaine on, sitä korkeampi nesteen kiehumispiste on? Ilma painaa vettä, ja siksi veteen syntyy painetta. Kun kuplia muodostuu, myös höyry puristuu niihin, ja voimakkaammin kuin ulkoinen paine. Mitä suurempi ulkopuolinen paine kupliin kohdistuu, sitä voimakkaampi sisäisen paineen tulee olla niissä. Siksi ne muodostuvat korkeammassa lämpötilassa. Tämä tarkoittaa, että vesi kiehuu korkeammassa lämpötilassa.

Kiehumispiste on tiedettävä, sillä kun se saavutetaan, vesi muuttuu höyryksi, eli se siirtyy aggregaatiotilasta toiseen.

Olemme tottuneet siihen, että kiehuvassa vedessä voit desinfioida astioita, valmistaa ruokaa, mutta näin ei aina ole. Joissakin olosuhteissa nesteen lämpötila on liian alhainen kaikkeen tähän.

Prosessin ydin

Ensinnäkin meidän on määriteltävä kiehumisen käsite. Mikä se on? Tämä on prosessi, jossa aine muuttuu höyryksi. Lisäksi tämä prosessi ei tapahdu vain pinnalla, vaan koko aineen tilavuudessa.

Kiehuessaan alkaa muodostua kuplia, joiden sisällä on ilmaa ja kylläistä höyryä. Kiehuvan kattilan ääni osoittaa, että ilmakuplat alkoivat nousta, sitten laskea ja räjähtää. Kun säiliö lämpenee hyvin kaikilta puolilta, ääni lakkaa, mikä tarkoittaa, että neste on täysin kiehunut.

Prosessi tapahtuu tietyssä lämpötilassa ja paineessa ja on fysiikan näkökulmasta ensimmäisen asteen vaihemuutos.

Merkintä! Haihtumista voi tapahtua missä tahansa lämpötilassa, kun taas kiehumista voi tapahtua tiukasti määritellyssä lämpötilassa.

Taulukoissa veden tai muun nesteen kiehumispiste normaalissa ilmanpaineessa on annettu yhtenä tärkeimmistä fyysiset ominaisuudet. Kiehumispiste (Tk) on itse asiassa yhtä suuri kuin höyryn lämpötila, joka on kylläisessä tilassa aivan veden ja ilman rajalla. Itse vesi, tarkemmin sanottuna, kuumennetaan hieman enemmän.

Kiehumisprosessiin vaikuttavat myös merkittävästi:

• kaasun epäpuhtauksien läsnäolo vedessä;
• ääniaallot;
• ionisaatio.

On myös muita tekijöitä, jotka aiheuttavat kuplien muodostumista nopeammin tai hitaammin. On myös huomattava, että jokaisella aineella on oma Tk. On olemassa mielipide, että jos lisäät suolaa veteen, se kiehuu nopeammin. Tämä on totta, mutta aika muuttuu melkoisesti. Konkreettisten tulosten saamiseksi sinun on lisättävä paljon suolaa, mikä pilaa astian kokonaan.

Erilaisia ​​ehtoja

Normaalissa ilmanpaineessa (760 mm Hg tai 101 kPa, 1 atm.) Vesi alkaa kiehua, lämmitetään 100 ℃:seen. Kaikki tietävät tämän.

Tärkeä! Jos ulkoista painetta nostetaan, myös kiehumispiste nousee, ja jos sitä alennetaan, se laskee.

Veden kiehumispisteen paineen riippuvuuden yhtälö on melko monimutkainen. Tämä riippuvuus ei ole lineaarinen. Joskus he käyttävät laskennassa barometrista kaavaa, tehden joitain likiarvoja, ja Clausius-Clapeyron-yhtälöä.

On kätevämpää käyttää hakuteosten taulukoita, jotka näyttävät kokeellisesti saadut tiedot. Niiden mukaan voit rakentaa kaavion ja ekstrapoloinnin jälkeen laskea tarvittavan arvon.

Vuoristossa vesi kiehuu ennen kuin se saavuttaa 100 ℃. Aivan korkea huippu World Chomolungme (Everest, korkeus 8848 m), veden kiehumispiste on noin 69 ℃. Mutta vaikka mennäänkin hieman alemmas, vesi ei silti kiehu sadassa asteessa ennen kuin saavutamme 101 kPa:n paineen. Elbrusilla, joka on Everestiä alempana, vedenkeitin kiehuu 82 ℃:ssa - siellä paine on 0,5 atm.

Siksi sisään vuoristo-olosuhteet kypsennys kestää huomattavasti kauemmin, ja jotkin ruoat eivät kiehu vedessä ollenkaan, ne on kypsennettävä eri tavalla. Joskus kokemattomat turistit ihmettelevät, miksi munien keittäminen kestää niin kauan, mutta kiehuva vesi ei pala. Asia on siinä, että tätä kiehuvaa vettä ei lämmitetä tarpeeksi.

Autoklaaveissa ja painekattiloissa paine päinvastoin kasvaa. Tämä saa veden kiehumaan korkeammassa lämpötilassa. Ruoka lämpenee ja kypsyy nopeammin. Siksi painekattiloita kutsutaan sellaisiksi. Kuumentaminen korkeaan lämpötilaan on hyödyllistä myös siinä mielessä, että neste desinfioidaan, mikrobit kuolevat siihen.

Keitetään korotetussa paineessa

Paineen nousu johtaa veden Tc:n nousuun. 15 ilmakehän lämpötilassa kiehuminen alkaa vasta 200 asteessa, 80 atm:ssä. -300 astetta. Tulevaisuudessa lämpötilan nousu on hyvin hidasta. Maksimiarvo on yleensä 374,15 ℃, mikä vastaa 218,4 ilmakehää.

Keitetään tyhjiössä

Mitä tapahtuu, jos ilmaa alkaa purkautua enemmän ja enemmän tyhjiöön? On selvää, että myös kiehumispiste alkaa laskea. Ja milloin vesi kiehuu?

Jos lasket paineen 10-15 mm Hg. Taide. (50–70 kertaa), kiehumispiste laskee 10–15 ℃:seen. Tämä vesi voi viilentää sinua.

Kun paine laskee edelleen, Tc laskee ja voi saavuttaa jäätymislämpötilan. Tässä tapauksessa nestemäisessä tilassa vettä ei yksinkertaisesti voi olla olemassa. Se siirtyy suoraan jäästä kaasuun. Tämä tapahtuu noin 4,6 mm Hg:ssa. Taide.

Absoluuttista tyhjiötä on mahdotonta saavuttaa, mutta erittäin harvinainen ilmakehä voidaan saada, jos ilmaa pumpataan ulos astiasta vedellä. Tällaisen kokeen tuloksena voit nähdä tarkalleen, milloin neste kiehuu.

Paine ei laske vain, kun ilmaa pumpataan ulos. Se pienenee nopeasti pyörivän ruuvin, esimerkiksi laivan, lähellä. Tässä tapauksessa kiehuminen alkaa myös lähellä sen pintaa. Tätä prosessia kutsutaan kavitaatioksi. Monissa tapauksissa tämä ilmiö ei ole toivottava, mutta joskus siitä on hyötyä. Joten kavitaatiota käytetään biolääketieteessä, teollisuudessa ja pintojen ultraäänipuhdistuksessa.

Jokainen, joka opiskeli fysiikkaa koulussa, kun kysytään, missä lämpötilassa vesi kiehuu, vastaa epäröimättä: "100 ° C", vaikka hänen arvosanansa olisivat alle keskiarvon. Mutta miksi sitten kiipeilijät valittavat, että heillä on korkeudessa ongelmia ruoanlaiton ja teen keittämisen kanssa? Puhutaanpa tästä tarkemmin.

Kiehuminen on fysikaalinen prosessi, jossa neste muuttuu höyryksi. Nesteen kiehumispiste riippuu suoraan sen koostumuksesta ja ilmanpaineesta. Siksi mitä korkeammalle kiipeämme vuorille, sitä pienemmäksi paine tulee ja vesi tarvitsee alhaisemman lämpötilan kiehuakseen.

Nollassa merenpinnan yläpuolella veden kiehumispiste on itse asiassa 100 °C. Mutta jokaisella 500 metrin nousulla veden kiehumispiste laskee 2–3 °C. 1000 metrin korkeudessa vesi kiehuu 96,7 ° C:n lämpötilassa. 2000 metrin korkeudessa se tarvitsee vain 93,3 °C kiehuakseen.

Elbrusilla, Euroopan korkeimmalla huipulla (5642 m), jossa lämpötila saavuttaa kesän lopulla -7°C, vesi kiehuu 80,8°C.

Kaukasian Kazbekin huipulla (5033 m) veden kiehuminen kestää 83 °C.

Himalajalla, jossa vuorten korkeus saavuttaa lähes 9 tuhatta metriä merenpinnan yläpuolella, vesi tarvitsee vielä alhaisemman lämpötilan kiehuakseen. Aivan korkea vuori Himalaja - Annapurna - vesi kiehuu noin 70,7 °C:ssa.

Kazakstanin vuoristossa veden kiehumispiste on erilainen:

• Kazakstanin korkeimmalla vuorella Khan-Tengri (7010 m) - 75,5 ° C.
• Talgarin huipulla (4979) - 83,3 °С.
• Aktaussa (4690) - 84,3 °C.
• Belukhalla (4506) - 84,9 ° С.

Paineen noustessa myös veden kiehumispiste nousee. Siksi erityisessä astiassa, joka tarjoaa korkeapaine kun kypsennät esimerkiksi painekattilassa, ruoka kypsyy paljon nopeammin.

Ei ole sattumaa, että asukkaat ylänkö ovat yksi suurimmista kotitalouksien painekattiloiden ostajista. Ja ystäville vuoristovaelluksia tuottaa erikoisruokia, jotka tarjoavat korkea lämpötila kiehuvaa vettä.

Kuten tiedät, kun kiehuva vesi käy läpi useita vaiheita:

• ilmakuplien muodostuminen lämpötilan noustessa;
• kuplien lisääntyminen ja niiden nousu pintaan;
• pinnan sameus sen päälle kertyneiden kuplien vuoksi;
• veden kupliminen kuplien repeämisen ja höyryn muodostumisen vuoksi.

On huomattava, että suolaveden kiehumispiste on korkeampi kuin makean veden, koska vesimolekyylien väliset suola-ionit antavat niille suuremman lujuuden. Tämän seurauksena sidoksen katkaisemiseksi ja höyryn muodostamiseksi tarvitaan korkeampi lämpötila. Esimerkiksi 40 g suolaa nostaa litran vettä kiehumispistettä lähes 1 °C.

Kun vastaat kysymykseen, missä lämpötilassa vesi kiehuu, älä unohda, että paljon riippuu ilmanpaineesta ja veden koostumuksesta.