Львів
C
» » При якій температурі вода кипить? Залежність температури кипіння від тиску

При якій температурі вода кипить? Залежність температури кипіння від тиску

Кипіння – процес зміни агрегатного стану речовини. Коли ми говоримо про воду, то маємо на увазі зміна рідкого стану в пароподібний. Важливо відзначити, що кипіння – це не випаровування, яке може протікати навіть при кімнатній температурі. Також не варто плутати з кип'ятінням, що є процесом нагрівання води до певної температури. Тепер, коли ми розібралися з поняттями, можна визначити, при якій температурі кипить вода.
При якій температурі вода кипить? Залежність температури кипіння від тиску

Процес

Сам процес перетворення агрегатного стану з рідкого в газоподібний є складним. І хоча люди цього не бачать, існує 4 стадії:
  • На першій стадії на дні нагрівається ємності утворюються невеликі бульбашки. Також їх можна помітити з боків або на поверхні води. Вони утворюються за розширення повітряних бульбашок, які завжди є в тріщинах ємності, де нагрівається вода.
  • На другій стадії об'єм бульбашок збільшується. Всі вони починають рватися до поверхні, так як всередині них знаходиться насичений пар, який легше води. При підвищенні температури нагріву тиск бульбашок зростає, і вони виштовхуються на поверхню завдяки відомій силі Архімеда. При цьому можна чути характерний звук кипіння, який утворюється із-за постійного розширення і зменшення в розмірі бульбашок.
  • На третій стадії на поверхні можна бачити велику кількість бульбашок. Це спочатку створює помутніння води. Даний процес в народі називають "кипінням білим ключем", і триває він короткий проміжок часу.
  • На четвертій стадії вода інтенсивно вирує, на поверхні виникають великі лопающиеся бульбашки, можлива поява бризок. Найчастіше бризки означають, що рідина нагрілася до максимальної температури. З води почне виходити пар.
  • Відомо, що вода кипить при температурі 100 градусів, яка можлива лише на четвертій стадії.


    Температура пара

    Пара являє собою одне з станів води. Коли він надходить у повітря, то, як і інші гази, що робить на нього певний тиск. При паротворенні температура пари і води залишаються постійними до тих пір, поки вся рідина не змінить свій агрегатний стан. Це явище можна пояснити тим, що при кипінні вся енергія витрачається на перетворення води в пару.
    При якій температурі вода кипить? Залежність температури кипіння від тиску
    На самому початку закипання утворюється волога насичена пара, що після випаровування всієї рідини стає сухим. Якщо його температура починає перевищувати температуру води, то такий пар є перегрітою, і за своїми характеристиками він буде ближче до газу.


    Кипіння солоної води

    Досить цікаво знати, при якій температура кипить вода з підвищеним вмістом солі. Відомо, що вона повинна бути вище з-за вмісту в складі іонів Na+ і Cl-, що між молекулами води займають область. Цим хімічний склад води з сіллю відрізняється від звичайної прісної рідини. Справа в тому, що в солоній воді має місце реакція гідратації – процес приєднання молекул води до іонів солі. Зв'язок між молекулами прісної води слабше тих, які утворюються при гідратації, тому закипання рідини з розчиненою сіллю буде відбуватися довше. По мірі росту температури молекули у воді з вмістом солі рухаються швидше, але їх стає менше, з-за чого зіткнення між ними здійснюються рідше. В результаті пара утворюється менше, і його тиск з-за цього нижче, ніж напір пара прісної води. Отже, для повноцінного пароутворення потрібно більше енергії (температури). В середньому для закипання одного літра води з вмістом 60 грамів солі необхідно підняти градус кипіння води на 10% (тобто на 10 С).
    При якій температурі вода кипить? Залежність температури кипіння від тиску

    Залежно кипіння від тиску

    Відомо, що в горах незалежно від хімічного складу води температура кипіння буде нижче. Це відбувається з-за того, що атмосферний тиск на висоті нижче. Нормальним прийнято вважати тиск зі значенням 101325 кПа. При ньому температура закипання води становить 100 градусів за Цельсієм. Але якщо піднятися на гору, де тиск складає в середньому 40 кПа, то там вода закипить при 7588 С. Але це не означає, що для приготування їжі в горах доведеться витратити майже вдвічі менше часу. Для термічної обробки продуктів потрібна певна температура. Вважається, що на висоті 500 метрів над рівнем моря вода буде закипати при 98.3 С, а на висоті 3000 метрів температура закипання складе 90 С. Відзначимо, що даний закон діє і в зворотному напрямку. Якщо помістити рідина в замкнуту колбу, через яку не може проходити пар, то з ростом температури і утворенням пари тиск в цій колбі буде рости, і закипання при підвищеному тиску станеться при більш високій температурі. Наприклад, при тиску 490.3 кПа температура кипіння води становитиме 151 С.
    При якій температурі вода кипить? Залежність температури кипіння від тиску

    Кипіння дистильованої води

    Дистильованої називається очищена вода без вмісту будь-яких домішок. Її часто застосовують у медичних або технічних цілях. З урахуванням того, що в такій воді немає ніяких домішок, не використовують для приготування їжі. Цікаво зауважити, що дистильована вода закипає швидше звичайної прісної, однак температура кипіння залишається такою ж – 100 градусів. Втім, різниця з часу закипання буде мінімальною – лише частки секунди.
    При якій температурі вода кипить? Залежність температури кипіння від тиску

    В чайнику

    Часто люди цікавляться, при якій температурі кипить вода в чайнику, так як саме цими приладами вони користуються для кип'ятіння рідини. З урахуванням того, що атмосферний тиск у квартирі одно стандартного, а використовувана вода не містить солей й інших домішок, яких там не повинно бути, то і температура закипання також буде стандартною – 100 градусів. Але якщо вода буде містити сіль, то температура закипання, як ми вже знаємо, буде вище.

    Висновок

    Тепер ви знаєте, при якій температурі кипить вода, і як атмосферний тиск і склад рідини впливають на даний процес. В цьому немає нічого складного, і подібну інформацію діти отримують ще в школі. Головне - запам'ятати, що зі зниженням тиску знижується і температура кипіння рідини, а з його зростанням зростає і вона. В інтернеті можна знайти безліч різних таблиць, де вказується залежність температури кипіння рідини від атмосферного тиску. Вони доступні всім і активно використовуються школярами, студентами і навіть викладачами в інститутах.