Чому температура кипіння води в різних умовах різна?
Кожен знає, що температура кипіння води при звичайному атмосферному тиску (близько 760 мм рт. Ст.) Становить 100 ° С. Але не всім відомо, що вода може закипати при різній температурі. Точка закипання залежить від ряду факторів. Якщо спрацьовують певні умови, вода може закипіти і при +70 ° С, і при +130 ° С, і навіть при 300 ° С! Розглянемо причини більш докладно.
Від чого залежить температура кипіння води?
Закипання води в ємності відбувається за певним механізмом. В процесі нагрівання рідини на стінках ємності, в яку вона налита, з'являються бульбашки повітря. Усередині кожного бульбашки знаходиться пар. Температура пари в бульбашках спочатку значно вище нагрівається. Але її тиск в цей період вище, ніж усередині бульбашок. Поки вода не прогрілася, пар в бульбашках стискається. Потім під впливом зовнішнього тиску бульбашки лопаються. Процес триває до тих пір, поки температури рідини і пара в бульбашках незрівняються. Саме тепер кульки з парою можуть піднятися на поверхню. Вода починає закипати. Далі процес нагріву припиняється, так як надлишки тепла виводяться паром назовні в атмосферу. Це термодинамічна рівновага. Згадаймо фізику: тиск води складається з ваги самої рідини і тиску повітря над посудиною з водою. Таким чином, змінюючи один з двох параметрів (тиск рідини в посудині і тиск атмосфери), можна змінити температуру закипання.
Яка температура кипіння води в горах?
В горах температура кипіння рідини поступово падає. Це пов'язано з тим, що атмосферний тиск при сходженні на гору поступово знижується. Щоб вода закипіла, тиск в бульбашках, які з'являються в процесі нагрівання води, має бути рівним атмосферному. Тому зі збільшенням висоти в горах на кожні 300 м температура кипіння води знижується приблизно на один градус. Такий окріп не такий гарячий, як кипляча рідина на рівнинній місцевості. На великій висоті складно, а іноді й неможливо заварити чай. Залежність кипіння води від тиску виглядає таким чином:
Висота над рівнем моря | 0 м | 300 м | 1000 м | 2000 м | 3000 м | 4000 м | 5000 м | 6000 м |
Температура закипання | 100 ° С | 99 ° С | 96,7 ° С | 93,3 ° С | 90 ° С | 86,7 ° С | 83,8 ° С | 80 ° С |
А в інших умовах?
А яка температура кипіння води у вакуумі? Вакуум являє собою розріджену середу, в якій тиск значно нижче атмосферного. Температура кипіння води в розрідженому середовищі також залежить від залишкового тиску. При тиску у вакуумі 0,001 атм. рідина закипить при 6,7 ° С. Зазвичай залишковий тиск становить близько 0,004 атм., Тому при такому тиску вода закипає при 30 ° С. При збільшенні тиску в розрідженому середовищі, температура кипіння рідини буде підвищуватися.
Чому в герметичній ємності вода кипить при більш високій температурі?
У герметично закритій посудині температура кипіння рідини пов'язана з тиском всередині ємності. В процесі нагрівання відбувається виділення пари, яка осідає конденсатом на кришці і стінках посудини. Таким чином, збільшується тиск всередині судини. Наприклад, в скороварці тиск досягає 1,04 атм., Тому рідина кипить в ній при 120 ° С. Зазвичай в таких ємностях тиск можна регулювати за допомогою вбудованих клапанів, отже, і температуру теж.
