Dlaczego woda w górach szybciej się gotuje? W jakiej temperaturze wrze woda? Temperatura wrzenia a ciśnienie Temperatura wrzenia wody wynosi

Wrzącej wodzie towarzyszą zmiany cech jej stanu fazowego i nabycie konsystencji pary po osiągnięciu określonych wskaźników temperatury.

Aby zagotować wodę i przyczynić się do uwolnienia pary, wymagana jest temperatura 100 stopni Celsjusza. Dzisiaj postaramy się poradzić sobie z pytaniem, jak zrozumieć, że woda się zagotowała.

Od dzieciństwa wszyscy słyszeliśmy rady rodziców dotyczące tego, co można spożywać tylko gotowana woda. Dziś można spotkać zarówno zwolenników, jak i przeciwników takich rekomendacji.

Z jednej strony gotowanie wody jest właściwie niezbędną i użyteczną procedurą, ponieważ towarzyszą jej następujące pozytywne aspekty:

• Osiągnięciu temperatury wody 100 stopni i wyższej towarzyszy śmierć wielu patogenów, więc gotowanie można nazwać rodzajem oczyszczania cieczy. Do skuteczna walka W przypadku bakterii eksperci zalecają gotowanie wody przez co najmniej 10 minut.
• Podczas gotowania wody eliminowane są również różne zanieczyszczenia, które mogą stanowić pewne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Oznaką pozbywania się zanieczyszczeń jest tworzenie się kamienia, który często obserwujemy na ściankach czajników i garnków. Należy jednak pamiętać, że podczas parzenia herbaty tylko przegotowaną wodą istnieje duże prawdopodobieństwo regularnego wypełniania organizmu skrystalizowanymi złogami, co jest obarczone rozwojem kamica moczowa w przyszłości.

Szkoda gotowanej wody może wynikać z nieprzestrzegania wskazanych zaleceń dotyczących czasu gotowania.

Jeśli podniosłeś płyn do 100 stopni i natychmiast usunąłeś go z ognia, nie ma wątpliwości, że nie wpłynęło to niekorzystnie na przeważającą liczbę drobnoustrojów. Aby tego uniknąć, gotuj wodę przez 10 do 15 minut.

Jeszcze jeden zła strona wrząca woda powoduje utratę tlenu, który jest niezbędnym elementem dla każdego żywego organizmu.

Dzięki dużym cząsteczkom tlenu zapewniona jest dystrybucja użytecznych pierwiastków poprzez układ krążenia. Oczywiście brak tlenu nie jest szkodliwy dla zdrowia, ale nie stanowi żadnej korzyści.

Istnieje kilka metod doprowadzania wody do wrzenia. Różnią się przede wszystkim tym, jakiego budyniu używasz do zagotowania płynu. Czajniki są najczęściej używane do robienia herbaty lub kawy, ale garnki są najczęściej używane do gotowania.

Więc najpierw musisz napełnić czajnik zimna woda z kranu i podpal pojemnik. W miarę nagrzewania będą wyraźnie słyszalne trzaski, które zostaną zastąpione narastającym sykiem.

Kolejnym etapem jest zanikanie syku, który zostaje zastąpiony słabym odgłosem, którego pojawieniu się towarzyszy wydzielanie się pary. Te znaki będą wskazywać, że woda w czajniku się zagotowała. Pozostaje tylko odczekać około 10 minut i wyjąć czajnik z ognia.

O wiele łatwiej jest określić wrzenie wody w otwartych pojemnikach. Napełnij patelnię wymaganą ilością zimnej wody i postaw pojemnik na ogniu. Pierwszymi oznakami, że woda wkrótce się zagotuje, będzie pojawienie się małych bąbelków, które tworzą się na dnie pojemnika i unoszą do góry.

Kolejnym krokiem jest zwiększenie wielkości i liczby pęcherzyków, czemu towarzyszy tworzenie się pary nad powierzchnią pojemnika. Jeśli woda zacznie się gotować, oznacza to, że ciecz osiągnęła temperaturę wymaganą do wrzenia.

Przydadzą Ci się następujące fakty:

• Jeśli chcesz jak najszybciej doprowadzić wodę do wrzenia za pomocą rondla, przykryj pojemnik pokrywką, aby zatrzymać ciepło. Trzeba też pamiętać, że w dużych pojemnikach woda dłużej się gotuje, co wiąże się z poświęceniem większej ilości czasu na podgrzanie takiej patelni.
• Używaj tylko zimnej wody z kranu. Fakt jest taki gorąca woda może zawierać zanieczyszczenia ołowiu znajdujące się w instalacji wodociągowej. Zdaniem wielu ekspertów taka woda nie nadaje się do spożycia i do gotowania, nawet po ugotowaniu.
• Nigdy nie napełniaj pojemników po brzegi, ponieważ woda wyleje się z garnka podczas wrzenia.
• Wraz ze wzrostem wysokości temperatura wrzenia spada. W takim przypadku może być konieczne duża ilość czas wrzenia, aby zapewnić śmierć wszystkich patogenów. Ten fakt należy wziąć pod uwagę wybierając się na wędrówkę po górach.

Należy również zachować wszelkie środki ostrożności podczas kontaktu nie tylko z gorącą wodą, pojemnikiem, ale także z wytworzoną parą, która może spowodować poważne oparzenia.

Wstecz do przodu

Uwaga! Podgląd slajdu służy wyłącznie do celów informacyjnych i może nie przedstawiać pełnego zakresu prezentacji. Jeśli jesteś zainteresowany ta praca pobierz pełną wersję.

Podczas zajęć

1. Etapy wrzenia wody.

Wrzenie to przejście cieczy w parę, które następuje wraz z tworzeniem się pęcherzyków pary lub zagłębień pary w objętości cieczy. Bąbelki rosną w wyniku parowania zawartej w nich cieczy, unoszą się i są zawarte w bąbelkach para nasycona przechodzi w fazę parową nad cieczą.

Wrzenie zaczyna się, gdy podczas podgrzewania cieczy ciśnienie pary nasyconej nad jej powierzchnią zrównuje się z ciśnieniem zewnętrznym. Temperatura wrzenia cieczy pod stałym ciśnieniem nazywana jest temperaturą wrzenia (Tboil). Dla każdej cieczy temperatura wrzenia ma swoją wartość i nie zmienia się w stacjonarnym procesie wrzenia.

Ściśle mówiąc, Tboil odpowiada temperaturze pary nasyconej (temperatura nasycenia) nad płaską powierzchnią wrzącej cieczy, ponieważ sama ciecz jest zawsze nieco przegrzana w stosunku do Tboil. Podczas wrzenia stacjonarnego temperatura wrzącej cieczy nie zmienia się. Wraz ze wzrostem ciśnienia wzrasta Tboil

1.1 Klasyfikacja procesów wrzenia.

Wrzenie jest klasyfikowane według następujące znaki:

bańka i folia.

Wrzenie, w którym para tworzy się w postaci okresowo zarodkujących i rosnących pęcherzyków, nazywa się wrzeniem pęcherzykowym. Przy powolnym gotowaniu zarodków w cieczy (dokładniej na ściankach lub na dnie naczynia) pojawiają się bąbelki wypełnione parą.

Kiedy strumień ciepła wzrasta do pewnej wartości krytycznej, poszczególne pęcherzyki łączą się, tworząc ciągłą warstwę pary w pobliżu ściany naczynia, okresowo przebijając się do objętości cieczy. Ten tryb nazywa się trybem filmowym.

Jeżeli temperatura dna naczynia znacznie przekracza temperaturę wrzenia cieczy, wówczas szybkość tworzenia się pęcherzyków na dnie staje się tak duża, że ​​łączą się one ze sobą, tworząc ciągłą warstwę pary między dnem naczynia a cieczą samo. W tym reżimie wrzenia filmu strumień ciepła z grzałki do cieczy gwałtownie spada (film pary przewodzi ciepło gorzej niż konwekcja w cieczy), w wyniku czego zmniejsza się szybkość wrzenia. Tryb gotowania filmu można zaobserwować na przykładzie kropli wody na rozgrzanym piecu.

według rodzaju konwekcji na powierzchni wymiany ciepła? z konwekcją swobodną i wymuszoną;

Po podgrzaniu woda zachowuje się nieruchomo, a ciepło jest przekazywane z dolnych warstw do górnych poprzez przewodnictwo cieplne. W miarę nagrzewania zmienia się jednak charakter wymiany ciepła, ponieważ rozpoczyna się proces, który potocznie nazywamy konwekcją. Gdy woda nagrzewa się przy dnie, rozszerza się. W związku z tym ciężar właściwy podgrzanej wody dennej okazuje się być lżejszy niż ciężar równej objętości wody w warstwach powierzchniowych. Powoduje to, że cały układ wodny wewnątrz patelni staje się niestabilny, co jest kompensowane tym, że gorąca woda zaczyna wypływać na powierzchnię, a chłodniejsza woda opada na jej miejsce. To jest konwekcja swobodna. W przypadku wymuszonej konwekcji, wymiana ciepła powstaje przez mieszanie cieczy, a ruch w wodzie powstaje za sztucznym mieszaczem chłodziwa, pompą, wentylatorem i tym podobnym.

w stosunku do temperatury nasycenia? bez dochładzania i wrzenia z dochładzaniem. Podczas gotowania z przechłodzeniem u podstawy naczynia rosną pęcherzyki powietrza, które odrywają się i zapadają. Jeśli nie ma przechłodzenia, bąbelki odrywają się, rosną i unoszą się na powierzchni cieczy. przez orientację wrzącej powierzchni w przestrzeni? na poziomych powierzchniach nachylonych i pionowych;

Niektóre warstwy płynu bezpośrednio przylegające do cieplejszej powierzchni wymiany ciepła są ogrzewane wyżej i unoszą się jako jaśniejsze warstwy przyścienne wzdłuż pionowej powierzchni. Zatem wzdłuż gorącej powierzchni zachodzi ciągły ruch medium, którego prędkość determinuje intensywność wymiany ciepła pomiędzy powierzchnią a masą praktycznie nieruchomego medium.

charakter wrzenia? rozwinięte i nierozwinięte, niestabilne wrzenie;

Wraz ze wzrostem gęstości strumienia ciepła wzrasta współczynnik parowania. Wrzenie przechodzi w rozwiniętą bańkę. Zwiększenie częstotliwości odrywania powoduje, że bąbelki doganiają się i łączą. Wraz ze wzrostem temperatury powierzchni grzewczej gwałtownie wzrasta liczba centrów parowania, w cieczy unosi się coraz więcej oderwanych pęcherzyków, powodując jej intensywne mieszanie. Takie gotowanie ma rozwinięty charakter.

1.2 Etapowe rozdzielenie procesu wrzenia.

Gotowanie wody to złożony proces składający się z czterech wyraźnie rozróżnialnych etapów.

Pierwszy etap rozpoczyna się od wyskakiwania małych pęcherzyków powietrza z dna czajnika, a także pojawiania się grup pęcherzyków na powierzchni wody w pobliżu ścian czajnika.

Drugi etap charakteryzuje się wzrostem objętości bąbelków. Następnie stopniowo zwiększa się ilość bąbelków powstających w wodzie i pędzących na powierzchnię. W pierwszym etapie wrzenia słyszymy cienki, ledwo dostrzegalny dźwięk solo.

Trzecia faza wrzenia charakteryzuje się masowym gwałtownym wzrostem pęcherzyków, które najpierw powodują lekkie zmętnienie, a następnie nawet „bielenie” wody, przypominające szybko płynącą wodę źródlaną. Jest to tak zwane gotowanie „białego klucza”. Jest niezwykle krótkotrwały. Dźwięk staje się jak szum małego roju pszczół.

Czwarty to intensywna wrzenie wody, pojawienie się na powierzchni dużych, pękających bąbelków, a następnie rozpryskiwanie się. Rozpryski będą oznaczać, że woda zbyt mocno się zagotowała. Dźwięki są mocno wzmacniane, ale ich jednolitość jest zaburzona, mają tendencję do wyprzedzania się, narastania chaotycznie.

2. Z chińskiej ceremonii parzenia herbaty.

Na Wschodzie istnieje szczególny stosunek do picia herbaty. W Chinach i Japonii ceremonia parzenia herbaty była częścią spotkań filozofów i artystów. Podczas tradycyjnego picia herbaty orientalnej wygłaszano mądre przemówienia, rozważano dzieła sztuki. Ceremonia parzenia herbaty została specjalnie zaprojektowana na każde spotkanie, dobrane zostały bukiety kwiatów. Używane specjalne przybory do parzenia herbaty. specjalne traktowanie był do wody, którą zabrano do zaparzenia herbaty. Ważne jest, aby prawidłowo zagotować wodę, zwracając uwagę na „cykle ognia”, które są postrzegane i odtwarzane we wrzącej wodzie. Wody nie należy doprowadzać do szybkiego wrzenia, ponieważ w wyniku tego traci się energię wody, która łącząc się z energią liści herbaty wytwarza w nas pożądany stan herbaty.

Istnieją cztery etapy wygląd zewnętrzny wrząca woda, które są odpowiednio nazywane „rybie oko”, "krabie oko", „perłowe pasma” oraz "bulgocząca wiosna". Te cztery etapy odpowiadają czterem cechom akompaniamentu dźwiękowego wrzącej wody: cichy hałas, średni hałas, hałas i silny hałas, które w różne źródła czasami podaje się też różne imiona poetyckie.

Ponadto monitorowane są również etapy powstawania pary. Na przykład lekka mgła, mgła, gęsta mgła. Mgła i gęsta mgła wskazują na przejrzałą wrzącą wodę, która nie nadaje się już do zaparzania herbaty. Uważa się, że energia ognia w nim jest już na tyle silna, że ​​stłumiła energię wody, a w efekcie woda nie będzie w stanie prawidłowo skontaktować się z liściem herbaty i dać odpowiedniej jakości energii osoba pijąca herbatę.

W wyniku prawidłowego zaparzania otrzymujemy pyszną herbatę, którą można kilkukrotnie zaparzyć wodą nie podgrzaną do 100 stopni, ciesząc się subtelne odcienie posmak z każdego nowego naparu.

W Rosji zaczęły pojawiać się kluby herbaciane, które zaszczepiają kulturę picia herbaty na Wschodzie. Podczas ceremonii parzenia herbaty zwanej Lu Yu, czyli wrzenia wody nad otwartym ogniem, można zaobserwować wszystkie etapy wrzenia wody. Takie eksperymenty z procesem gotowania wody można przeprowadzić w domu. Proponuję kilka eksperymentów:

- zmiany temperatury na dnie naczynia i na powierzchni cieczy;
zmiana zależność temperaturowa etapy wrzenia wody;
- zmiana objętości wrzącej wody w czasie;
- rozkład zależności temperatury od odległości od powierzchni cieczy.

3. Eksperymenty do obserwacji procesu wrzenia.

3.1. Badanie zależności temperaturowej etapów wrzenia wody.

Temperaturę mierzono na wszystkich czterech etapach wrzenia cieczy. Następujące wyniki zostały osiągnięte:

– pierwszy etap wrzenia wody (FISHEYE) trwał od 1 do 4 minuty. Pęcherzyki na dnie pojawiły się w temperaturze 55 stopni (zdjęcie 1).

Zdjęcie1.

– druga etap wrzenia wody (CRAB EYE) trwał od 5 do 7 minuty w temperaturze około 77 stopni. Małe bąbelki na dole zwiększyły swoją objętość, przypominając oczy kraba. (zdjęcie 2).

Zdjęcie 2.

– trzeci etap wrzenia wody (NICI PERŁOWE) trwał od 8 do 10 minuty. Wiele małych bąbelków utworzyło PEARL STRINGS, które uniosły się na powierzchnię wody, nie docierając do niej. Proces rozpoczął się w temperaturze 83 stopni (zdjęcie 3).

Zdjęcie 3.

– czwarty etap wrzenia wody (Bubbling SOURCE) trwał od 10 do 12 minuty. Bąbelki rosły, unosiły się na powierzchnię wody i pękały, tworząc kipiącą wodę. Proces odbywał się w temperaturze 98 stopni (zdjęcie 4). Zdjęcie 4.

Zdjęcie 4.

3.2. Badanie zmian objętości wrzącej wody w czasie.

Z biegiem czasu zmienia się objętość wrzącej wody. Początkowa objętość wody w misce wynosiła 1 litr. Po 32 minutach objętość została zmniejszona o połowę. Widać to wyraźnie na zdjęciu 5, zaznaczonym czerwonymi kropkami.

Zdjęcie 5.

Zdjęcie 6.

W ciągu kolejnych 13 minut wrzącej wody jej objętość zmniejszyła się o jedną trzecią, linia ta jest również zaznaczona czerwonymi kropkami (fot. 6).

Na podstawie wyników pomiarów uzyskano zależność zmiany objętości wrzącej wody w czasie.

Rys.1. Wykres zmian objętości wrzącej wody w czasie

Wniosek: zmiana objętości jest odwrotnie proporcjonalna do czasu wrzenia cieczy (rys. 1), aż do zaniku pierwotnej objętości1 / 25 cz. Na ostatnim etapie spadek głośności zwolnił. Ważną rolę odgrywa tu reżim wrzenia filmu. Jeżeli temperatura dna naczynia znacznie przekracza temperaturę wrzenia cieczy, wówczas szybkość tworzenia się pęcherzyków na dnie staje się tak duża, że ​​łączą się one ze sobą, tworząc ciągłą warstwę pary między dnem naczynia a cieczą samo. W tym trybie zmniejsza się szybkość wrzenia cieczy.

3.3. Badanie rozkładu zależności temperatury od odległości od powierzchni cieczy.

We wrzącej cieczy ustala się pewien rozkład temperatury (rys. 2), a ciecz jest wyraźnie przegrzana w pobliżu powierzchni grzewczej. Wielkość przegrzania zależy od szeregu właściwości fizykochemicznych i samej cieczy oraz granicznych powierzchni ciał stałych. Dokładnie oczyszczone ciecze, pozbawione rozpuszczonych gazów (powietrza), można przy zachowaniu szczególnych środków ostrożności przegrzać o kilkadziesiąt stopni.

Ryż. 2. Wykres zależności zmiany temperatury wody na powierzchni od odległości od powierzchni grzewczej.

Na podstawie wyników pomiarów można uzyskać wykres zależności zmiany temperatury wody od odległości od powierzchni grzewczej.

Wniosek: wraz ze wzrostem głębokości cieczy temperatura jest niższa, a przy małych odległościach od powierzchni do 1 cm temperatura gwałtownie spada, a następnie prawie się nie zmienia.

3.4 Badanie zmian temperatury na dnie naczynia i przy powierzchni cieczy.

Wykonano 12 pomiarów. Woda była podgrzewana od temperatury 7 stopni do wrzenia. Pomiary temperatury wykonywano co minutę. Na podstawie wyników pomiarów otrzymano dwa wykresy zmian temperatury na powierzchni wody i na dnie.

Rys. 3. Tabela i wykres na podstawie wyników obserwacji. (zdjęcie autora)

Wnioski: zmiana temperatury wody na dnie naczynia i na powierzchni jest inna. Na powierzchni temperatura zmienia się ściśle według zasady liniowej i osiąga temperaturę wrzenia trzy minuty później niż na dnie. Wynika to z faktu, że ciecz na powierzchni styka się z powietrzem i oddaje część swojej energii, dlatego nagrzewa się inaczej niż na dnie patelni.

Wnioski na podstawie wyników pracy.

Stwierdzono, że woda po podgrzaniu do temperatury wrzenia przechodzi przez trzy etapy, w zależności od wymiany ciepła wewnątrz cieczy z powstawaniem i wzrostem pęcherzyków pary wewnątrz cieczy. Obserwując zachowanie wody, zauważono charakterystyczne cechy każdego etapu.

Zmiana temperatury wody na dnie naczynia i na powierzchni jest inna. Na powierzchni temperatura zmienia się ściśle według zasady liniowej i osiąga temperaturę wrzenia trzy minuty później niż na dnie, co wynika z faktu, że na powierzchni ciecz wchodzi w kontakt z powietrzem i oddaje część swojego energia.

Stwierdzono również doświadczalnie, że wraz ze wzrostem głębokości cieczy temperatura jest niższa, a przy niewielkich odległościach od powierzchni do 1 cm temperatura gwałtownie spada, a następnie prawie się nie zmienia.

Proces wrzenia zachodzi z absorpcją ciepła. Gdy ciecz jest podgrzewana, większość energii trafia na zerwanie wiązań między cząsteczkami wody. W tym przypadku gaz rozpuszczony w wodzie uwalnia się na dnie i ścianki naczynia, tworząc pęcherzyki powietrza. Po osiągnięciu pewnego rozmiaru bańka unosi się na powierzchnię i opada z charakterystycznym dźwiękiem. Jeśli takich bąbelków jest dużo, to woda „syczy”. Pęcherzyk powietrza unosi się na powierzchnię wody i pęka, jeśli siła wyporu jest większa niż grawitacja. Gotowanie jest procesem ciągłym, podczas gotowania temperatura wody wynosi 100 stopni i nie zmienia się w procesie gotowania wody.

Literatura

1. wiceprezes Isachenko, V.A. Osipova, A.S. Sukomel „Przenikanie ciepła” M.: Energia 1969
2. Frenkel Ya.I. Kinetyczna teoria cieczy. L., 1975
3. Croxton K. A. Fizyka stanu ciekłego. M., 1987
4. PO POŁUDNIU. Kurennov „Rosyjska medycyna ludowa”.
5. Buzdin A., Sorokina V., Wrzące płyny. Magazyn „Kwantowy”, N6,1987

Jeśli ciecz zostanie podgrzana, zagotuje się w określonej temperaturze. Podczas gotowania w cieczy tworzą się bąbelki, które unoszą się do góry i pękają. Pęcherzyki zawierają powietrze zawierające parę wodną. Gdy bąbelki pękają, para ulatnia się, a zatem ciecz szybko odparowuje.

Różne substancje znajdujące się w stanie ciekłym gotują się we własnej charakterystycznej temperaturze. Co więcej, temperatura ta zależy nie tylko od charakteru substancji, ale także od ciśnienie atmosferyczne. Tak więc woda przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym wrze w 100°C, a w górach, gdzie ciśnienie jest niższe, woda wrze w niższej temperaturze.

Gdy ciecz się zagotuje, dalsze dostarczanie do niej energii (ciepła) nie podnosi jej temperatury, ale po prostu utrzymuje wrzenie. Oznacza to, że energia jest zużywana na utrzymanie procesu wrzenia, a nie na podnoszenie temperatury substancji. Dlatego w fizyce takie pojęcie jest wprowadzane jako ciepło właściwe odparowanie(L). Jest równy ilości ciepła potrzebnej do całkowitego wygotowania 1 kg płynu.

Oczywiste jest, że różne substancje mają własne ciepło właściwe waporyzacji. Czyli dla wody wynosi 2,3 10 6 J/kg. Dla eteru, który wrze w temperaturze 35 °C, L = 0,4 · 10 6 J/kg. Rtęć wrząca w temperaturze 357 °C ma L = 0,3 10 6 J/kg.

Jak wygląda proces gotowania? Gdy woda się nagrzeje, ale jeszcze nie osiągnęła temperatury wrzenia, zaczynają się w niej tworzyć małe bąbelki. Tworzą się one zwykle na dnie zbiornika, ponieważ zwykle nagrzewają się pod dnem i tam temperatura jest wyższa.

Pęcherzyki są lżejsze niż otaczająca je woda i dlatego zaczynają unosić się do wyższych warstw. Jednak tutaj temperatura jest jeszcze niższa niż na dole. W związku z tym para skrapla się, bąbelki stają się mniejsze i cięższe, a następnie ponownie opadają. Dzieje się tak, dopóki cała woda nie zostanie podgrzana do temperatury wrzenia. W tym momencie słychać dźwięk poprzedzający gotowanie.

Po osiągnięciu temperatury wrzenia bąbelki nie opadają, ale wypływają na powierzchnię i pękają. Wychodzi z nich para. W tej chwili nie słychać już hałasu, ale bulgotanie płynu, co wskazuje, że się zagotowała.

Tak więc podczas wrzenia, a także podczas parowania, następuje przejście cieczy w parę. Jednak w przeciwieństwie do parowania, które zachodzi tylko na powierzchni cieczy, wrzeniu towarzyszy tworzenie się pęcherzyków zawierających parę wodną w całej objętości. Również w przeciwieństwie do parowania, które zachodzi w dowolnej temperaturze, gotowanie jest możliwe tylko w określonej temperaturze charakterystycznej dla danej cieczy.

Dlaczego im wyższe ciśnienie atmosferyczne, tym wyższa temperatura wrzenia cieczy? Powietrze naciska na wodę i dlatego wewnątrz wody powstaje ciśnienie. Kiedy tworzą się bąbelki, para również na nie wciska, i to silniej niż ciśnienie zewnętrzne. Im większy nacisk z zewnątrz na bąbelki, tym silniejsze musi być w nich ciśnienie wewnętrzne. Dlatego tworzą się w wyższej temperaturze. Oznacza to, że woda wrze w wyższej temperaturze.

Temperatura wrzenia musi być znana, ponieważ po jej osiągnięciu woda zamienia się w parę, to znaczy przechodzi z jednego stanu skupienia do drugiego.

Przyzwyczailiśmy się do tego, że we wrzącej wodzie można dezynfekować naczynia, gotować jedzenie, ale nie zawsze tak jest. W niektórych warunkach temperatura cieczy będzie na to wszystko zbyt niska.

Istota procesu

Przede wszystkim musimy zdefiniować pojęcie wrzenia. Co to jest? Jest to proces, w którym substancja zamienia się w parę. Co więcej, proces ten zachodzi nie tylko na powierzchni, ale w całej objętości substancji.

Podczas gotowania zaczynają tworzyć się bąbelki, w których znajduje się powietrze i para nasycona. Odgłos gotującego się czajnika, rondla wskazuje, że pęcherzyki powietrza zaczęły się unosić, a następnie opadać i pękać. Gdy pojemnik dobrze się nagrzeje ze wszystkich stron, hałas ustanie, co oznacza, że ​​płyn całkowicie się zagotował.

Proces przebiega w określonej temperaturze i ciśnieniu iz punktu widzenia fizyki jest przejściem fazowym pierwszego rzędu.

Notatka! Parowanie może zachodzić w dowolnej temperaturze, natomiast wrzenie w ściśle określonej temperaturze.

W tabelach temperatura wrzenia wody lub innej cieczy przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym jest podana jako jedna z głównych Charakterystyka fizyczna. Temperatura wrzenia (Tk) jest w rzeczywistości równa temperaturze pary, która jest w stanie nasyconym na granicy wody i powietrza. Sama woda, konkretnie, jest nieco bardziej podgrzana.

Na proces gotowania istotny wpływ mają również:

• obecność zanieczyszczeń gazowych w wodzie;
• fale dźwiękowe;
• jonizacja.

Istnieją inne czynniki, które powodują, że bąbelki tworzą się szybciej lub wolniej. Należy również zauważyć, że każda substancja ma swoją własną Tk. Istnieje opinia, że ​​jeśli dodasz sól do wody, szybciej się zagotuje. To prawda, ale czas trochę się zmieni. Aby uzyskać wymierne rezultaty, będziesz musiał dodać dużo soli, co całkowicie zrujnuje danie.

Różne warunki

Przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym (760 mm Hg lub 101 kPa, 1 atm.) woda zaczyna wrzeć, podgrzana do 100 ℃. Wszyscy to wiedzą.

Ważny! Jeśli ciśnienie zewnętrzne zostanie zwiększone, temperatura wrzenia również wzrośnie, a jeśli zostanie zmniejszona, będzie niższa.

Równanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia jest dość skomplikowane. Ta zależność nie jest liniowa. Czasami używają do obliczeń wzoru barometrycznego, dokonując pewnych przybliżeń, oraz równania Clausiusa-Clapeyrona.

Wygodniej jest korzystać z tabel z podręczników, które pokazują dane uzyskane eksperymentalnie. Według nich można zbudować wykres i po ekstrapolacji obliczyć wymaganą wartość.

W górach woda zagotuje się, zanim osiągnie 100 ℃. Na samym wysoki szczytświat Chomolungme (Everest, wysokość 8848 m), temperatura wrzenia wody wynosi około 69 ℃. Ale nawet jeśli zejdziemy trochę niżej, i tak woda nie zagotuje się w stu stopniach, dopóki nie osiągniemy ciśnienia 101 kPa. Na Elbrusie, niższym od Everestu, czajnik zagotuje się w 82℃ - tam ciśnienie wynosi 0,5 atm.

Dlatego w warunki górskie gotowanie potrwa znacznie dłużej, a niektóre potrawy w ogóle się nie zagotują w wodzie, będą musiały być ugotowane w inny sposób. Czasami niedoświadczeni turyści zastanawiają się, dlaczego jajka gotują się tak długo, a wrząca woda się nie pali. Chodzi o to, że ta wrząca woda nie jest wystarczająco podgrzana.

Przeciwnie, w autoklawach i szybkowarach ciśnienie wzrasta. Powoduje to wrzenie wody w wyższej temperaturze. Jedzenie staje się cieplejsze i szybciej się gotuje. Dlatego szybkowary nazywane są tzw. Podgrzewanie do wysokiej temperatury jest również przydatne, ponieważ płyn jest dezynfekowany, giną w nim drobnoustroje.

Wrzenie przy podwyższonym ciśnieniu

Wzrost ciśnienia doprowadzi do wzrostu Tc wody. Przy 15 atmosferach wrzenie rozpocznie się dopiero w 200 stopniach, przy 80 atmosferach. - 300 stopni. W przyszłości wzrost temperatury będzie bardzo powolny. Maksymalna wartość dąży do 374,15 ℃, co odpowiada 218,4 atmosferom.

Gotowanie w próżni

Co się stanie, jeśli powietrze zacznie się coraz bardziej ulatniać, dążąc do podciśnienia? Oczywiste jest, że temperatura wrzenia również zacznie się obniżać. A kiedy woda się zagotuje?

Jeśli obniżysz ciśnienie do 10-15 mm Hg. Sztuka. (50–70 razy) temperatura wrzenia obniży się do 10–15 ℃. Ta woda może cię ochłodzić.

Wraz z dalszym spadkiem ciśnienia Tc zmniejszy się i może osiągnąć temperaturę zamarzania. W tym przypadku w stanie ciekłym woda po prostu nie może istnieć. Przejdzie bezpośrednio z lodu do gazu. Stanie się to przy około 4,6 mm Hg. Sztuka.

Niemożliwe jest osiągnięcie próżni absolutnej, ale bardzo rozrzedzoną atmosferę można uzyskać, wypompowując powietrze z naczynia z wodą. W wyniku takiego eksperymentu możesz dokładnie zobaczyć, kiedy płyn się zagotuje.

Ciśnienie spada nie tylko przy wypompowywaniu powietrza. Zmniejsza się w pobliżu szybko obracającej się śruby, na przykład okrętowej. W tym przypadku również zaczyna się gotowanie w pobliżu jego powierzchni. Ten proces nazywa się kawitacją. W wielu przypadkach zjawisko to jest niepożądane, ale czasami jest korzystne. Tak więc kawitacja jest wykorzystywana w biomedycynie, przemyśle oraz przy czyszczeniu powierzchni ultradźwiękami.

Każdy, kto studiował fizykę w szkole, na pytanie, w jakiej temperaturze wrze się woda, bez wahania odpowie: „100 ° C”, nawet jeśli jego oceny były poniżej średniej. Ale dlaczego w takim razie wspinacze narzekają, że na wysokości mają problem z gotowaniem i parzeniem herbaty? Porozmawiajmy o tym bardziej szczegółowo.

Wrzenie to fizyczny proces przekształcania cieczy w parę. Temperatura wrzenia cieczy zależy bezpośrednio od jej składu i ciśnienia atmosferycznego. Dlatego im wyżej wspinamy się po górach, tym mniejsze ciśnienie, a woda potrzebuje niższej temperatury do zagotowania.

Na wysokości 0 n.p.m. temperatura wrzenia wody wynosi w rzeczywistości 100°C. Ale przy każdym podejściu na 500 metrów temperatura wrzenia wody spada o 2-3 °C. Na wysokości 1000 m woda wrze w temperaturze 96,7 ° C. Na 2000 m do wrzenia potrzeba tylko 93,3°C.

Na Elbrusie, najwyższym szczycie Europy (5642 m), gdzie pod koniec lata temperatura dochodzi do -7°C, woda wrze przy 80,8°C.

Na szczycie kaukaskiego Kazbeku (5033 m) zagotowanie wody wymaga 83 °C.

W Himalajach, gdzie wysokość gór sięga prawie 9 tys. m n.p.m., woda do wrzenia będzie potrzebowała jeszcze niższej temperatury. Na samym wysoka góra Himalaje – Annapurna – woda zagotuje się w temperaturze około 70,7°C.

W górach Kazachstanu temperatura wrzenia wody jest inna:

• Na najwyższej górze Kazachstanu Khan-Tengri (7010 m) - 75,5°C.
• Na szczycie Talgar (4979) - 83,3 °С.
• W Aktau (4690) - 84,3 °C.
• Na Belukha (4506) - 84,9 ° С.

Wraz ze wzrostem ciśnienia wzrasta również temperatura wrzenia wody. Dlatego w specjalnym naczyniu, które zapewnia wysokie ciśnienie podczas gotowania np. w szybkowarze jedzenie gotuje się znacznie szybciej.

To nie przypadek, że mieszkańcy wyżyny są jednym z największych nabywców domowych szybkowarów. I dla zakochanych wycieczki górskie produkować specjalne dania, które zapewniają wysoka temperatura wrzątek.

Jak wiecie, kiedy wrząca woda przechodzi przez kilka etapów:

• tworzenie się pęcherzyków powietrza przy wzroście temperatury;
• wzrost bąbelków i ich uniesienie na powierzchnię;
• zmętnienie powierzchni z powodu zgromadzonych na niej pęcherzyków;
• bulgotanie wody z powodu pęknięcia bąbelków i tworzenia się pary.

Należy zauważyć, że temperatura wrzenia wody słonej jest wyższa niż wody słodkiej, ponieważ jony soli między cząsteczkami wody nadają im większą wytrzymałość. W rezultacie, aby rozerwać wiązanie i wytworzyć parę, potrzebna jest wyższa temperatura. Na przykład 40 g soli podniesie temperaturę wrzenia litra wody o prawie 1°C.

Odpowiadając na pytanie, w jakiej temperaturze wrze woda, nie zapominaj, że wiele zależy od ciśnienia atmosferycznego i składu wody.