Кипение воды: почему, как и когда

Что это такое?

Температура кипения воды – это граница ее фазового перехода из жидкого состояния в газообразное (пар). Причем в этот момент все тепло поглощается этим пограничным процессом, не позволяя воде продолжать греться. Она не нагревается выше 100С, в отличие от пара.

Что нельзя считать закипанием?

За кипение очень часто выдают процесс выделения пара, который считается его предшественником. Он называется испарением, при нем мельчайшие молекулы воды покидают ее и оседают на стенках сосуда. Характерные пузыри пара можно наблюдать только при кипении.

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.

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.

Предлагаем ознакомиться  Громкая связь в автомобиль через магнитолу

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.

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.

Предлагаем ознакомиться  Сравниваем клиренс разных автомобилей в таблице

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.

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.

Заключение

Теперь можно утверждать, что температура кипения воды не является незыблемой константой. Поэтому неудивительно, что на Эвересте она составляет порядка 69 градусов. Напротив, океаническая вода закипает только при 101С по причине своей солености.

Каноническое же значение, равное 100С, подразумевает проведение измерения с кристально чистой H2O и нормальным давлением. Разумеется, соблюсти оба требования на практике принципиально невозможно.

Оцените статью
Ремонт авто
Adblock detector