Kāpēc kalnos ūdens vārās ātrāk? Kādā temperatūrā ūdens vārās? Vārīšanās punkts pret spiedienu Ūdens viršanas temperatūra ir

Verdošu ūdeni pavada tā fāzes stāvokļa īpašību izmaiņas un tvaiku konsistences iegūšana, kad tiek sasniegti noteikti temperatūras rādītāji.

Lai uzvārītu ūdeni un veicinātu tvaiku izdalīšanos, ir nepieciešama 100 grādu temperatūra pēc Celsija. Šodien mēs mēģināsim tikt galā ar jautājumu, kā saprast, ka ūdens ir uzvārījies.

Kopš bērnības mēs visi esam dzirdējuši vecāku padomus par to, ko drīkst tikai ēst vārīts ūdens. Šodien var sastapt gan šādu ieteikumu atbalstītājus, gan pretiniekus.

No vienas puses, ūdens vārīšana patiesībā ir nepieciešama un noderīga procedūra, jo tai ir pievienoti šādi pozitīvi aspekti:

• 100 grādu un augstākas ūdens temperatūras sasniegšana ir saistīta ar daudzu patogēnu nāvi, tāpēc vārīšanu var saukt par sava veida šķidruma attīrīšanu. Priekš efektīva cīņa Ar baktērijām speciālisti iesaka vārīt ūdeni vismaz 10 minūtes.
• Vārot ūdeni, tiek izvadīti arī dažādi piemaisījumi, kas var radīt zināmu apdraudējumu cilvēka veselībai. Atbrīvošanās no piemaisījumiem pazīme ir katlakmens veidošanās, ko bieži redzam uz tējkannu un katlu sienām. Bet paturiet prātā, ka, gatavojot tēju tikai ar vārītu ūdeni, pastāv liela varbūtība, ka ķermenis regulāri piepildīsies ar kristalizētiem nogulsnēm, kas ir pilns ar attīstību. urolitiāze nākotnē.

Verdoša ūdens kaitējums var būt saistīts ar norādīto ieteikumu neievērošanu par vārīšanās laiku.

Ja jūs sasildījāt šķidrumu līdz 100 grādiem un nekavējoties noņēmāt no uguns, nav šaubu, ka dominējošais mikroorganismu skaits netika negatīvi ietekmēts. Lai no tā izvairītos, noteikti vāriet ūdeni 10 līdz 15 minūtes.

Vēl vienu negatīvā puse verdošs ūdens nonāk skābekļa zudumā, kas ir vitāli svarīgs jebkuram dzīvam organismam.

Pateicoties lielajām skābekļa molekulām, tiek nodrošināta noderīgo elementu izplatīšana asinsrites sistēma. Protams, skābekļa trūkums nekaitē veselībai, taču tas nesniedz nekādu labumu.

Ir vairākas metodes ūdens uzvārīšanai. Tie atšķiras, pirmkārt, ar kādu pudiņu jūs lietojat šķidruma vārīšanai. Tējas vai kafijas pagatavošanai visbiežāk izmanto tējkannu, bet ēdiena gatavošanā visbiežāk izmanto katliņus.

Tātad, vispirms jums ir jāuzpilda tējkanna auksts ūdens no krāna un novietojiet trauku uz uguns. Sildot būs skaidri dzirdamas sprakšķēšanas skaņas, kuras nomainīs pieaugoša šņākšana.

Nākamais posms ir svilpšanas izbalēšana, ko aizstāj vājš troksnis, kura parādīšanos pavada tvaika izdalīšanās. Šīs pazīmes norāda, ka ūdens tējkannā ir uzvārījies. Atliek tikai pagaidīt apmēram 10 minūtes un noņemt tējkannu no uguns.

Ir daudz vieglāk noteikt ūdens vārīšanos atvērtos traukos. Piepildiet pannu ar nepieciešamo daudzumu auksta ūdens un novietojiet trauku uz uguns. Pirmās pazīmes, ka ūdens drīz uzvārīsies, būs mazu burbuļu parādīšanās, kas veidojas trauka apakšā un paceļas uz augšu.

Nākamais solis ir burbuļu izmēra un skaita palielināšanās, ko papildina tvaika veidošanās virs konteinera virsmas. Ja ūdens sāk vārīties, tad šķidrums ir sasniedzis vārīšanai nepieciešamo temperatūru.

Šie fakti jums būs ļoti noderīgi:

• Ja vēlaties ūdeni uzvārīt pēc iespējas ātrāk, izmantojot kastroli, noteikti pārklājiet trauku ar vāku, lai saglabātu siltumu. Tāpat jāatceras, ka lielos traukos ūdens vārās ilgāk, kas ir saistīts ar ilgāka laika tērēšanu šādas pannas uzsildīšanai.
• Izmantojiet tikai aukstu krāna ūdeni. Fakts ir tāds karsts ūdens var saturēt santehnikas sistēmā atrastus svina piemaisījumus. Pēc daudzu ekspertu domām, šāds ūdens nav piemērots patēriņam un lietošanai ēdiena gatavošanā, pat pēc vārīšanas.
• Nekad nepiepildiet traukus līdz malām, jo ​​vārot ūdens iztecēs no katla.
• Palielinoties augstumam, viršanas temperatūra samazinās. Šādā gadījumā tas var būt nepieciešams liels daudzums vārīšanās laiks, lai nodrošinātu visu patogēnu nāvi. Šis fakts jāņem vērā, dodoties pārgājienos kalnos.

Tāpat jāievēro visi piesardzības pasākumi, saskaroties ne tikai ar karstu ūdeni, trauku, bet arī ar radušos tvaiku, kas var izraisīt nopietnus apdegumus.

Atpakaļ uz priekšu

Uzmanību! Slaida priekšskatījums ir paredzēts tikai informatīviem nolūkiem, un tas var neatspoguļot visu prezentācijas apjomu. Ja jūs interesē Šis darbs lūdzu, lejupielādējiet pilno versiju.

Nodarbību laikā

1. Verdoša ūdens stadijas.

Vārīšanās ir šķidruma pāreja tvaikos, kas notiek, šķidruma tilpumā veidojoties tvaika burbuļiem vai tvaika dobumiem. Burbuļi aug tajos esošā šķidruma iztvaikošanas dēļ, uzpeld un atrodas burbuļos piesātināts tvaiks nonāk tvaika fāzē virs šķidruma.

Vārīšanās sākas, kad, šķidrumu uzkarsējot, piesātināto tvaiku spiediens virs tā virsmas kļūst vienāds ar ārējo spiedienu. Temperatūru, kurā šķidrums vārās pastāvīgā spiedienā, sauc par viršanas temperatūru (Tboil). Katram šķidrumam viršanas temperatūrai ir sava vērtība, un tā nemainās stacionārā viršanas procesā.

Stingri sakot, Tboil atbilst piesātināto tvaiku (piesātinātās temperatūras) temperatūrai virs verdošā šķidruma plakanās virsmas, jo pats šķidrums vienmēr ir nedaudz pārkarsis attiecībā pret Tboil. Stacionārā vārīšanās laikā verdošā šķidruma temperatūra nemainās. Palielinoties spiedienam, Tboil palielinās

1.1.Vārīšanās procesu klasifikācija.

Vārīšanās tiek klasificēta pēc šādas pazīmes:

burbulis un plēve.

Vārīšanu, kurā tvaiks veidojas periodiski kodolīgu un augošu burbuļu veidā, sauc par kodolvārīšanu. Lēnām viršanas kodolam šķidrumā (precīzāk, uz trauka sienām vai apakšā) parādās burbuļi, kas piepildīti ar tvaiku.

Kad siltuma plūsma palielinās līdz noteiktai kritiskajai vērtībai, atsevišķi burbuļi saplūst, veidojot nepārtrauktu tvaika slāni pie trauka sienas, periodiski iekļūstot šķidruma tilpumā. Šo režīmu sauc par filmas režīmu.

Ja trauka dibena temperatūra ievērojami pārsniedz šķidruma viršanas temperatūru, tad burbuļu veidošanās ātrums apakšā kļūst tik augsts, ka tie apvienojas, veidojot nepārtrauktu tvaika slāni starp trauka dibenu un šķidrumu. pati par sevi. Šajā plēves viršanas režīmā siltuma plūsma no sildītāja uz šķidrumu strauji pazeminās (tvaiku plēve siltumu vada sliktāk nekā konvekcija šķidrumā), un rezultātā viršanas ātrums samazinās. Plēves vārīšanās režīmu var novērot, piemēram, ūdens pilienu uz karstas plīts.

pēc konvekcijas veida pie siltuma apmaiņas virsmas? ar brīvu un piespiedu konvekciju;

Sildot, ūdens uzvedas nekustīgi, un siltums tiek pārnests no apakšējiem slāņiem uz augšējiem caur siltumvadītspēju. Tomēr, tai uzsilstot, mainās siltuma pārneses raksturs, jo tiek uzsākts process, ko parasti sauc par konvekciju. Kad ūdens uzsilst netālu no apakšas, tas izplešas. Attiecīgi uzkarsētā gruntsūdens īpatnējais svars izrādās vieglāks par vienāda tilpuma ūdens svaru virsmas slāņos. Tādējādi visa ūdens sistēma pannas iekšpusē kļūst nestabila, ko kompensē tas, ka karstais ūdens sāk peldēt uz virsmas, un tā vietā nogrimst vēsāks ūdens. Šī ir brīva konvekcija. Ar piespiedu konvekciju tiek radīta siltuma pārnese, sajaucot šķidrumu un kustība ūdenī tiek radīta aiz mākslīgā dzesēšanas šķidruma-maisītāja, sūkņa, ventilatora un tamlīdzīgi.

attiecībā pret piesātinājuma temperatūru? bez apakšdzesēšanas un vārīšanās ar apakšdzesēšanu. Vārot ar apakšdzesēšanu, trauka pamatnē aug gaisa burbuļi, kas nolūst un sabrūk. Ja nav nepietiekamas dzesēšanas, burbuļi atdalās, aug un peld uz šķidruma virsmu. pēc viršanas virsmas orientācijas telpā? uz horizontālām slīpām un vertikālām virsmām;

Daži šķidruma slāņi, kas atrodas tieši blakus karstākai siltuma apmaiņas virsmai, tiek uzkarsēti augstāk un paceļas kā vieglāki pie sienas slāņi gar vertikālo virsmu. Tādējādi pa karsto virsmu notiek nepārtraukta vides kustība, kuras ātrums nosaka siltuma apmaiņas intensitāti starp virsmu un praktiski nekustīgās vides lielāko daļu.

furunkula raksturs? attīstīta un neattīstīta, nestabila vārīšanās;

Palielinoties siltuma plūsmas blīvumam, palielinās iztvaikošanas koeficients. Vārīšanās pāriet attīstītā burbulī. Atdalīšanas biežuma palielināšana izraisa burbuļu savstarpēju sasniegšanu un saplūšanu. Paaugstinoties sildvirsmas temperatūrai, strauji palielinās iztvaikošanas centru skaits, šķidrumā uzpeld arvien lielāks skaits atdalīto burbuļu, izraisot tā intensīvu sajaukšanos. Šādai vārīšanai ir attīstīts raksturs.

1.2.Vārīšanās procesa atdalīšana pa posmiem.

Ūdens vārīšana ir sarežģīts process, kas sastāv no četriem skaidri atšķiramiem posmiem.

Pirmais posms sākas ar mazu gaisa burbuļu lēkšanu no tējkannas apakšas, kā arī burbuļu grupu parādīšanos uz ūdens virsmas pie tējkannas sienām.

Otro posmu raksturo burbuļu apjoma palielināšanās. Tad pamazām burbuļu skaits, kas rodas ūdenī un steidzas uz virsmu, arvien vairāk palielinās. Pirmajā vārīšanās stadijā mēs dzirdam plānu, tikko atšķiramu solo skaņu.

Trešajai vārīšanās pakāpei raksturīga masīva strauja burbuļu celšanās, kas vispirms rada nelielu duļķainību, bet pēc tam pat ūdens “balināšanu”, kas atgādina strauji plūstošu avota ūdeni. Šī ir tā sauktā “baltās atslēgas” vārīšanās. Tas ir ārkārtīgi īss mūžs. Skaņa kļūst kā neliela bišu spieta troksnis.

Ceturtais ir intensīva ūdens viršana, lielu plīstošu burbuļu parādīšanās uz virsmas un pēc tam izšļakstīšanās. Šļakatas nozīmēs, ka ūdens ir uzvārījies pārāk daudz. Skaņas ir krasi pastiprinātas, taču ir traucēta to viendabīgums, tās mēdz apsteigt viena otru, haotiski pieaugot.

2. No ķīniešu tējas ceremonijas.

Austrumos pret tējas dzeršanu valda īpaša attieksme. Ķīnā un Japānā tējas ceremonija bija daļa no filozofu un mākslinieku tikšanās. Tradicionālās austrumu tējas dzeršanas laikā tika teiktas gudras runas, aplūkoti mākslas darbi. Tējas ceremonija tika īpaši veidota katrai tikšanās reizei, tika atlasīti ziedu pušķi. Izmantoja īpašus traukus tējas pagatavošanai. īpaša attieksme bija pie ūdens, ko ņēma uzvārīt tēju. Svarīgi ir pareizi uzvārīt ūdeni, pievēršot uzmanību “uguns cikliem”, kas tiek uztverti un atveidoti verdošā ūdenī. Ūdeni nedrīkst strauji uzvārīt, jo tā rezultātā tiek zaudēta ūdens enerģija, kas, savienojoties ar tējas lapas enerģiju, rada mūsos vēlamo tējas stāvokli.

Ir četri posmi izskats verdošs ūdens, ko attiecīgi sauc "zivju acs”, "krabja acs", "pērļu šķipsnas" un "burbuļojošs pavasaris". Šie četri posmi atbilst četrām verdoša ūdens skaņas pavadījuma īpašībām: kluss troksnis, vidējs troksnis, troksnis un spēcīgs troksnis, kas dažādi avoti dažkārt tiek doti arī dažādi poētiski vārdi.

Turklāt tiek uzraudzīti arī tvaika veidošanās posmi. Piemēram, viegla dūmaka, migla, bieza migla. Migla un bieza migla liecina par pārgatavojušos verdošu ūdeni, kas vairs nav piemērots tējas vārīšanai. Tiek uzskatīts, ka tajā esošās uguns enerģija jau ir tik spēcīga, ka tā ir nomākusi ūdens enerģiju, un rezultātā ūdens nespēs pareizi kontaktēties ar tējas lapu un dot tai atbilstošas ​​kvalitātes enerģiju. persona, kas dzer tēju.

Pareizas brūvēšanas rezultātā iegūstam gardu tēju, kuru var uzliet ar ūdeni, kas nav uzkarsēts līdz 100 grādiem vairākas reizes, baudot smalkas nokrāsas pēcgarša no katra jauna brūvējuma.

Krievijā sāka parādīties tējas klubi, kas austrumos ieaudzina tējas dzeršanas kultūru. Tējas ceremonijā, ko sauc par Lu Yu jeb verdošu ūdeni uz atklātas uguns, var novērot visus ūdens vārīšanās posmus. Šādus eksperimentus ar ūdens vārīšanas procesu var veikt mājās. Es iesaku veikt dažus eksperimentus:

- temperatūras izmaiņas trauka dibenā un šķidruma virsmā;
mainīt atkarība no temperatūrasūdens vārīšanās stadijas;
- verdošā ūdens tilpuma izmaiņas laika gaitā;
- temperatūras atkarības sadalījums no attāluma līdz šķidruma virsmai.

3. Eksperimenti vārīšanās procesa novērošanai.

3.1. Ūdens viršanas posmu temperatūras atkarības izpēte.

Temperatūra tika mērīta visos četros šķidruma viršanas posmos. Tika iegūti šādi rezultāti:

– vispirmsūdens vārīšanās stadija (FISHEYE) ilga no 1. līdz 4. minūtei. Burbuļi apakšā parādījās 55 grādu temperatūrā (foto 1).

Foto1.

– otraisūdens vārīšanās stadija (CRAB EYE) ilga no 5. līdz 7. minūtei aptuveni 77 grādu temperatūrā. Mazie burbuļi apakšā palielinājās pēc apjoma, atgādinot krabja acis. (2. foto).

2. fotoattēls.

– trešaisūdens viršanas posms (PĒRĻU DIEGI) ilga no 8. līdz 10. minūtei. Daudz mazu burbuļu veidojās PĒRĻU VIENKĀRŅI, kas pacēlās līdz ūdens virsmai, to nesasniedzot. Process sākās 83 grādu temperatūrā (3. foto).

3. fotoattēls.

– ceturtaisūdens vārīšanās stadija (burbuļojošais AVOTS) ilga no 10. līdz 12. minūtei. Burbuļi auga, pacēlās līdz ūdens virsmai un plīsa, radot ūdens kūsāšanu. Process notika 98 grādu temperatūrā (4. foto). 4. fotoattēls.

4. fotoattēls.

3.2. Verdošā ūdens tilpuma izmaiņu izpēte laika gaitā.

Laika gaitā mainās verdošā ūdens tilpums. Sākotnējais ūdens tilpums pannā bija 1 litrs. Pēc 32 minūtēm apjoms tika samazināts uz pusi. Tas ir skaidri redzams 5. fotoattēlā, kas atzīmēts ar sarkaniem punktiem.

5. fotoattēls.

6. fotoattēls.

Nākamajās 13 minūtēs vārot ūdeni, tā tilpums samazinājās par vienu trešdaļu, arī šī līnija ir atzīmēta ar sarkaniem punktiem (6. foto).

Pēc mērījumu rezultātiem iegūta verdošā ūdens tilpuma izmaiņu atkarība laika gaitā.

1. att. Grafiks par verdoša ūdens tilpuma izmaiņām laika gaitā

Secinājums: tilpuma izmaiņas ir apgriezti proporcionālas šķidruma viršanas laikam (1. att.), līdz vairs nav sākotnējā tilpuma1 / 25 daļa. Pēdējā posmā apjoma samazināšanās palēninājās. Šeit savu lomu spēlē filmas vārīšanas režīms. Ja trauka dibena temperatūra ievērojami pārsniedz šķidruma viršanas temperatūru, tad burbuļu veidošanās ātrums apakšā kļūst tik augsts, ka tie apvienojas, veidojot nepārtrauktu tvaika slāni starp trauka dibenu un šķidrumu. pati par sevi. Šajā režīmā šķidruma viršanas ātrums samazinās.

3.3. Temperatūras atkarības sadalījuma no attāluma līdz šķidruma virsmai izpēte.

Verdošā šķidrumā tiek izveidots noteikts temperatūras sadalījums (2. att.), un šķidrums ir manāmi pārkarsis sildvirsmas tuvumā. Pārkaršanas apjoms ir atkarīgs no vairākām fizikāli ķīmiskajām īpašībām un paša šķidruma, kā arī no robežām cietajām virsmām. Rūpīgi attīrīti šķidrumi, kuros nav izšķīdušo gāzu (gaisa), var tikt pārkarsēti par desmitiem grādu, ievērojot īpašus piesardzības pasākumus.

Rīsi. 2. Ūdens temperatūras izmaiņu pie virsmas atkarības grafiks no attāluma līdz sildvirsmai.

Pēc mērījumu rezultātiem iespējams iegūt grafiku par ūdens temperatūras izmaiņu atkarību no attāluma līdz sildvirsmai.

Secinājums: palielinoties šķidruma dziļumam, temperatūra ir zemāka, un nelielos attālumos no virsmas līdz 1 cm temperatūra strauji pazeminās un pēc tam gandrīz nemainās.

3.4. Temperatūras izmaiņu izpēte trauka dibenā un šķidruma virsmas tuvumā.

Tika veikti 12 mērījumi. Ūdeni karsēja no 7 grādu temperatūras līdz vārīšanās temperatūrai. Temperatūras mērījumi tika veikti katru minūti. Pamatojoties uz mērījumu rezultātiem, tika iegūti divi temperatūras izmaiņu grafiki ūdens virsmā un apakšā.

3. att. Tabula un grafiks, pamatojoties uz novērojumu rezultātiem. (autora foto)

Secinājumi: ūdens temperatūras izmaiņas trauka dibenā un virspusē ir atšķirīgas. Uz virsmas temperatūra mainās stingri saskaņā ar lineāru likumu un sasniedz viršanas temperatūru trīs minūtes vēlāk nekā apakšā. Tas ir saistīts ar to, ka uz virsmas šķidrums saskaras ar gaisu un atdod daļu savas enerģijas, tāpēc tas uzsilst savādāk nekā pannas apakšā.

Secinājumi, pamatojoties uz darba rezultātiem.

Tika konstatēts, ka ūdens, uzkarsējot līdz vārīšanās temperatūrai, iziet trīs posmus atkarībā no siltuma apmaiņas šķidruma iekšienē ar tvaika burbuļu veidošanos un augšanu šķidruma iekšpusē. Vērojot ūdens uzvedību, tika atzīmētas katra posma raksturīgās iezīmes.

Ūdens temperatūras izmaiņas trauka dibenā un virspusē ir atšķirīgas. Uz virsmas temperatūra mainās stingri saskaņā ar lineāru likumu un viršanas temperatūru sasniedz trīs minūtes vēlāk nekā apakšā.Tas ir saistīts ar faktu, ka uz virsmas šķidrums nonāk saskarē ar gaisu un atdod daļu no tā. enerģiju.

Eksperimentāli tika arī noteikts, ka, palielinoties šķidruma dziļumam, temperatūra ir zemāka, un nelielos attālumos no virsmas līdz 1 cm temperatūra strauji pazeminās un pēc tam gandrīz nemainās.

Vārīšanās process notiek, absorbējot siltumu. Kad šķidrums tiek uzkarsēts, lielākā daļa enerģijas tiek novirzīta saišu pārtraukšanai starp ūdens molekulām. Šajā gadījumā ūdenī izšķīdinātā gāze izdalās trauka dibenā un sienās, veidojot gaisa burbuļus. Sasniedzis noteiktu izmēru, burbulis paceļas uz virsmu un sabrūk ar raksturīgu skaņu. Ja šādu burbuļu ir daudz, tad ūdens “šņāc”. Gaisa burbulis paceļas uz ūdens virsmu un pārsprāgst, ja peldspējas spēks ir lielāks par gravitāciju. Vārīšanās ir nepārtraukts process, vārīšanās laikā ūdens temperatūra ir 100 grādi un ūdens vārīšanās procesā nemainās.

Literatūra

1. V.P. Isačenko, V.A. Osipova, A.S. Sukomel "Siltuma pārnese" M.: Enerģētika 1969
2. Frenkels Ya.I. Šķidrumu kinētiskā teorija. L., 1975. gads
3. Krokstons K. A. Šķidrā stāvokļa fizika. M., 1987. gads
4. P.M. Kurennovs "Krievu tautas medicīna".
5. Buzdins A., Sorokins V., Vārošie šķidrumi. Žurnāls "Quantum", N6,1987

Ja šķidrumu karsē, tas vārīsies noteiktā temperatūrā. Vārot šķidrumā veidojas burbuļi, kas paceļas uz augšu un plīst. Burbuļos ir gaiss, kas satur ūdens tvaikus. Kad burbuļi plīst, tvaiki izplūst, un tādējādi šķidrums ātri iztvaiko.

Dažādas šķidrā stāvoklī esošās vielas vārās sev raksturīgā temperatūrā. Turklāt šī temperatūra ir atkarīga ne tikai no vielas veida, bet arī no atmosfēras spiediens. Tātad ūdens normālā atmosfēras spiedienā vārās 100 ° C temperatūrā, un kalnos, kur spiediens ir zemāks, ūdens vārās zemākā temperatūrā.

Kad šķidrums vārās, turpmākā enerģijas (siltuma) padeve tam nepaaugstina tā temperatūru, bet vienkārši uztur vārīšanu. Tas ir, enerģija tiek tērēta viršanas procesa uzturēšanai, nevis vielas temperatūras paaugstināšanai. Tāpēc fizikā tiek ieviests šāds jēdziens kā īpašs karstums iztvaikošana(L). Tas ir vienāds ar siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai pilnībā uzvārītu 1 kg šķidruma.

Ir skaidrs, ka dažādām vielām ir savs īpatnējais iztvaikošanas siltums. Tātad ūdenim tas ir vienāds ar 2,3 10 6 J/kg. Ēterim, kas vārās 35 °C, L = 0,4 10 6 J/kg. Dzīvsudrabam, kas vārās 357 °C temperatūrā, L = 0,3 10 6 J/kg.

Kāds ir vārīšanās process? Kad ūdens uzsilst, bet vēl nav sasniedzis vārīšanās temperatūru, tajā sāk veidoties mazi burbuļi. Tie parasti veidojas tvertnes apakšā, jo tie parasti uzsilst zem apakšas, un tur temperatūra ir augstāka.

Burbuļi ir vieglāki par apkārtējo ūdeni un tāpēc sāk celties augšējos slāņos. Tomēr šeit temperatūra ir vēl zemāka nekā apakšā. Tāpēc tvaiki kondensējas, burbuļi kļūst mazāki un smagāki un atkal nokrīt. Tas notiek, līdz viss ūdens tiek uzkarsēts līdz vārīšanās temperatūrai. Šajā laikā ir dzirdams troksnis, kas ir pirms vārīšanās.

Kad ir sasniegta viršanas temperatūra, burbuļi vairs negrimst, bet uzpeld virspusē un plīst. No tiem izplūst tvaiks. Šajā laikā vairs nav dzirdams troksnis, bet gan šķidruma šņaukšana, kas liecina, ka tas ir uzvārījies.

Tādējādi vārīšanās laikā, kā arī iztvaikošanas laikā notiek šķidruma pāreja tvaikos. Tomēr atšķirībā no iztvaikošanas, kas notiek tikai uz šķidruma virsmas, viršanu pavada burbuļu veidošanās, kas satur tvaikus visā tilpumā. Tāpat, atšķirībā no iztvaikošanas, kas notiek jebkurā temperatūrā, vārīšanās ir iespējama tikai noteiktā temperatūrā, kas raksturīga konkrētam šķidrumam.

Kāpēc, jo augstāks atmosfēras spiediens, jo augstāka ir šķidruma viršanas temperatūra? Gaiss nospiež ūdeni, un tāpēc ūdens iekšpusē tiek radīts spiediens. Kad veidojas burbuļi, arī tvaiki iespiežas tajos, turklāt spēcīgāk nekā ārējais spiediens. Jo lielāks spiediens no ārpuses uz burbuļiem, jo ​​spēcīgākam iekšējam spiedienam jābūt tajos. Tāpēc tie veidojas augstākā temperatūrā. Tas nozīmē, ka ūdens vārās augstākā temperatūrā.

Viršanas temperatūra ir jāzina, jo, kad tā tiek sasniegta, ūdens pārvēršas tvaikā, tas ir, pāriet no viena agregācijas stāvokļa citā.

Mēs esam pieraduši, ka verdošā ūdenī var dezinficēt traukus, gatavot ēdienu, bet tas ne vienmēr ir tā. Dažos apstākļos šķidruma temperatūra tam visam būs pārāk zema.

Procesa būtība

Pirmkārt, mums ir jādefinē vārīšanās jēdziens. Kas tas ir? Šis ir process, kurā viela pārvēršas tvaikos. Turklāt šis process notiek ne tikai uz virsmas, bet visā vielas tilpumā.

Vārot sāk veidoties burbuļi, kuru iekšpusē ir gaiss un piesātināts tvaiks. Verdošas tējkannas, pannas troksnis norāda, ka gaisa burbuļi sāka celties, tad kristies un plīst. Kad trauks labi sasilst no visām pusēm, troksnis apstāsies, kas nozīmē, ka šķidrums ir pilnībā uzvārījies.

Process notiek noteiktā temperatūrā un spiedienā un no fizikas viedokļa ir pirmās kārtas fāzes pāreja.

Piezīme! Iztvaikošana var notikt jebkurā temperatūrā, savukārt vārīšanās var notikt stingri noteiktā temperatūrā.

Tabulās ūdens vai cita šķidruma viršanas temperatūra normālā atmosfēras spiedienā norādīta kā viena no galvenajām fiziskās īpašības. Viršanas punkts (Tk) faktiski ir vienāds ar tvaika temperatūru, kas ir piesātinātā stāvoklī tieši uz robežas starp ūdeni un gaisu. Pats ūdens, precīzāk, tiek uzsildīts nedaudz vairāk.

Vārīšanās procesu būtiski ietekmē arī:

• gāzes piemaisījumu klātbūtne ūdenī;
• skaņas viļņi;
• jonizācija.

Ir arī citi faktori, kas izraisa burbuļu veidošanos ātrāk vai lēnāk. Jāņem arī vērā, ka katrai vielai ir savs Tk. Pastāv uzskats, ka, pievienojot ūdenim sāli, tas uzvārīsies ātrāk. Tā ir taisnība, bet laiks mainīsies diezgan daudz. Lai iegūtu taustāmus rezultātus, jums būs jāpievieno daudz sāls, kas pilnībā sabojās ēdienu.

Dažādi apstākļi

Pie normāla atmosfēras spiediena (760 mm Hg vai 101 kPa, 1 atm.) Ūdens sāk vārīties, uzsildīts līdz 100 ℃. To zina visi.

Svarīgs! Ja ārējais spiediens tiek palielināts, tad arī viršanas temperatūra palielināsies, un, ja to samazina, tā kļūs zemāka.

Ūdens viršanas temperatūras atkarības no spiediena vienādojums ir diezgan sarežģīts. Šī atkarība nav lineāra. Dažreiz viņi aprēķiniem izmanto barometrisko formulu, veicot dažus tuvinājumus, un Clausius-Clapeyron vienādojumu.

Ērtāk ir izmantot tabulas no uzziņu grāmatām, kas parāda eksperimentāli iegūtos datus. Saskaņā ar tiem jūs varat izveidot grafiku un pēc ekstrapolācijas aprēķināt nepieciešamo vērtību.

Kalnos ūdens uzvārīsies, pirms sasniegs 100 ℃. Pašā augstā virsotne Pasaules Chomolungme (Everests, augstums 8848 m), ūdens viršanas temperatūra ir aptuveni 69 ℃. Bet pat tad, ja nokāpsim nedaudz zemāk, ūdens tik un tā nevārīsies simt grādos, kamēr nesasniegsim 101 kPa spiedienu. Uz Elbrusa, kas ir zemāks par Everestu, ūdens tējkanna vārīsies 82 ℃ temperatūrā - tur spiediens ir 0,5 atm.

Tāpēc iekšā kalnu apstākļi gatavošana prasīs ievērojami ilgāku laiku, un daži ēdieni ūdenī nevārīsies vispār, tie būs jāgatavo savādāk. Dažkārt nepieredzējušie tūristi brīnās, kāpēc olas vārās tik ilgi, bet verdošs ūdens nedeg. Lieta tāda, ka šis verdošais ūdens nav pietiekami uzsildīts.

Autoklāvos un spiediena katlos, gluži pretēji, spiediens tiek palielināts. Tas liek ūdenim vārīties augstākā temperatūrā. Ēdiens kļūst karstāks un tiek pagatavots ātrāk. Tāpēc spiediena katli tiek saukti tā. Karsēšana augstā temperatūrā noder arī ar to, ka šķidrums tiek dezinficēts, tajā iet bojā mikrobi.

Vārīšana paaugstinātā spiedienā

Spiediena paaugstināšanās izraisīs ūdens Tc palielināšanos. Pie 15 atmosfērām vārīšanās sāksies tikai pie 200 grādiem, pie 80 atm. - 300 grādi. Nākotnē temperatūras paaugstināšanās būs ļoti lēna. Maksimālā vērtība ir 374,15 ℃, kas atbilst 218,4 atmosfērām.

Vārīšana vakuumā

Kas notiks, ja gaiss sāks izplūst arvien vairāk, tiecoties uz vakuumu? Ir skaidrs, ka arī vārīšanās temperatūra sāks pazemināties. Un kad ūdens vārīsies?

Ja jūs pazemināt spiedienu līdz 10-15 mm Hg. Art. (50–70 reizes), viršanas temperatūra pazemināsies līdz 10–15 ℃. Šis ūdens var jūs atvēsināt.

Turpinot samazināt spiedienu, Tc samazināsies un var sasniegt sasalšanas temperatūru. Šajā gadījumā šķidrā stāvoklī ūdens vienkārši nevar pastāvēt. Tas pāries tieši no ledus uz gāzi. Tas notiks pie aptuveni 4,6 mm Hg. Art.

Nav iespējams sasniegt absolūtu vakuumu, bet ļoti retu atmosfēru var iegūt, ja gaiss tiek izsūknēts no trauka ar ūdeni. Šāda eksperimenta rezultātā var precīzi redzēt, kad šķidrums vārās.

Spiediens pazeminās ne tikai tad, kad tiek izsūknēts gaiss. Tas samazinās ātri rotējošas skrūves tuvumā, piemēram, kuģa skrūvei. Šajā gadījumā vārīšanās sākas arī tās virsmas tuvumā. Šo procesu sauc par kavitāciju. Daudzos gadījumos šī parādība ir nevēlama, bet dažreiz tā ir izdevīga. Tātad kavitācija tiek izmantota biomedicīnā, rūpniecībā un virsmu tīrīšanai ar ultraskaņu.

Ikviens, kurš skolā mācījies fiziku, uz jautājumu, kādā temperatūrā vārās ūdens, bez vilcināšanās atbildēs: “100 ° C”, pat ja viņa atzīmes bija zem vidējās. Bet kāpēc tad alpīnisti sūdzas, ka augstumā viņiem ir problēmas ar vārīšanas un tējas pagatavošanu? Parunāsim par to sīkāk.

Vārīšana ir fizisks process, kurā šķidrumu pārvērš tvaikos. Šķidruma viršanas temperatūra ir tieši atkarīga no tā sastāva un atmosfēras spiediena. Tāpēc, jo augstāk kāpjam kalnos, jo mazāks spiediens kļūst, un ūdens vārīšanai nepieciešama zemāka temperatūra.

0 augstumā virs jūras līmeņa ūdens viršanas temperatūra faktiski ir 100 °C. Bet ar katru kāpumu 500 metru augstumā ūdens viršanas temperatūra pazeminās par 2–3 °C. 1000 m augstumā ūdens vārīsies 96,7 ° C temperatūrā. 2000 m augstumā tam ir nepieciešams tikai 93,3 ° C, lai vārītos.

Uz Elbrusa, Eiropas augstākās virsotnes (5642 m), kur vasaras beigās temperatūra sasniedz -7°C, ūdens vārīsies 80,8°C.

Kaukāza Kazbeka virsotnē (5033 m) ūdens uzvārīšanai nepieciešami 83 °C.

Himalajos, kur kalnu augstums sasniedz gandrīz 9 tūkstošus metru virs jūras līmeņa, ūdens vārīšanai būs nepieciešama vēl zemāka temperatūra. Pašā augsts kalns Himalaji - Annapurna - ūdens vārīsies aptuveni 70,7 ° C temperatūrā.

Kazahstānas kalnos ūdens viršanas temperatūra ir atšķirīga:

• Kazahstānas augstākajā kalnā Khan-Tengri (7010 m) - 75,5 ° C.
• Talgara virsotnē (4979) - 83,3 °С.
• Pie Aktau (4690) - 84,3 °C.
• Uz Belukha (4506) - 84,9 ° С.

Palielinoties spiedienam, palielinās arī ūdens viršanas temperatūra. Tāpēc īpašā traukā, kas nodrošina augstspiediena gatavojot, piemēram, spiediena katlā, ēdiens pagatavojas daudz ātrāk.

Tā nav nejaušība, ka iedzīvotāji augstienes ir viens no lielākajiem mājsaimniecības spiediena katlu pircējiem. Un mīļotājiem kalnu pārgājieni ražot īpašus ēdienus, kas nodrošina paaugstināta temperatūra verdošs ūdens.

Kā jūs zināt, vārot ūdenim ir vairāki posmi:

• gaisa burbuļu veidošanās, kad temperatūra paaugstinās;
• burbuļu palielināšanās un to pacelšanās uz virsmu;
• virsmas apduļķošanās uz tās uzkrāto burbuļu dēļ;
• ūdens burbuļošana burbuļu plīsuma un tvaika veidošanās dēļ.

Jāņem vērā, ka sālsūdens viršanas temperatūra ir augstāka nekā saldūdenim, jo ​​sāls joni starp ūdens molekulām piešķir tiem lielāku spēku. Rezultātā, lai pārrautu saiti un veidotos tvaiks, ir nepieciešama augstāka temperatūra. Piemēram, 40 g sāls paaugstinās litra ūdens viršanas temperatūru gandrīz par 1 °C.

Atbildot uz jautājumu, kādā temperatūrā ūdens vārās, neaizmirstiet, ka daudz kas ir atkarīgs no atmosfēras spiediena un ūdens sastāva.