При какой температуре начинает кипеть вода: При какой температуре закипает вода
Содержание
Выявлены факторы, влияющие на пленочное кипение в охлажденных жидкостях
Ученые из МЭИ установили, что решающее значения для пленочного кипения в охлажденных жидкостях имеет давление. Результаты своей работы группа ученых опубликовала в журнале Experimental Thermal and Fluid Science.
В отличие от привычного всем пузырькового в пленочном кипении пузырьки не растут и не всплывают в воде, а соединяются друг с другом, образуя паровую пленку между жидкостью и стенками чайника. Водяной пар, как и любой другой газ низкой плотности, — отличный теплоизолятор, а потому процесс передачи тепла замедляется, и металлическая поверхность может резко разогреться вплоть до температуры плавления.
Чаще всего пленочное кипение можно наблюдать при закалке металлов. Чем выше давление, тем больше разница между температурой насыщения (при которой жидкость начинает кипеть) и температурой жидкости — и тем интенсивнее идет охлаждение.
Раскаленное изделие быстро остужают в воде или масле, чтобы сделать его более твердым. Также пленочное кипение наблюдается при авариях на АЭС. Из-за большой разницы температур между стержнями реактора и поступающей жидкостью может произойти паровой взрыв — лавинообразная генерация пара при взаимодействии раскаленного состава с водой.
Тем не менее о пленочном кипении в переохлажденных жидкостях известно мало. Плохо изучены факторы, влияющие на этот процесс. Кроме того, при таком виде кипения может происходить передача огромного количества тепла за короткий срок. Ученые пока что не знают, как объяснить этот эффект. Однако с научным и практическим описанием пленочного кипения переохлажденных жидкостей преуспели российские ученые.
«Сейчас в этом направлении мы действительно лидеры, так как первые в мире разработали физическую модель процесса. Проведя уникальные эксперименты, которые никто до нас не делал, мы подтвердили свою теорию», — заявляет руководитель проекта по гранту Российского научного фонда сотрудник кафедры инженерной теплофизики Национального исследовательского университета «МЭИ» Арслан Забиров.
Ученые поставили перед собой задачу разобраться в факторах, влияющих на процесс пленочного кипения. Для этого был проведен эксперимент, в котором металлический шар диаметром 40 миллиметров раскаляли до температуры «красного каления». Затем его погружали в воду и ее смеси с этиловым спиртом. Процесс теплообмена фиксировался высокоскоростными камерами, а внутри сфер находились датчики для измерения температуры.
«Самое сложное — изготовить стальные шары, в которых проделаны тончайшие отверстия (меньше миллиметра) для термопар. Кроме того, возникали трудности с бесконтактным нагревом этих образцов до высоких, порядка 800 ºС, температур высокочастотным индукционным нагревателем. Были проблемы и с контролем высоких давлений», — рассказывает Забиров.
Для проведения экспериментов ученые использовали различные охлаждающие смеси. Массовая доля этилового спирта в них составляла от 20 до 80%. Опыты показали, что чем больше воды содержится в смеси, тем интенсивнее идет передача тепла. Так, при нормальном атмосферном давлении в 80% растворе этанола охлаждение шара заняло 50 секунд, а в 70% уже 16 секунд.
Но ключевым фактором в процессе пленочного кипения стало давление. Оно влияет на температуру насыщения, при которой жидкость начинает кипеть. Так, в нормальных условиях вода кипит при 100 ºС, а при повышении давления она закипает при большей температуре. Недогрев — разница между температурой насыщения и температурой жидкости. Например, для воды температурой 20 ºС при атмосферном давлении недогрев равняется 80 ºС, но для той же воды при высоких давлениях недогрев уже будет больше, так как температура насыщения уже будет не 100, а, например, 150 ºС.
«Таким образом, интенсивность теплообмена зависит от недогрева, который можно изменять, меняя давление. Чем выше давление, тем больше недогрев и тем интенсивнее идет охлаждение», — объясняет результаты экспериментов Арслан Забиров.
Дальнейшие исследования должны объяснить взаимодействие струй холодной жидкости с горячим металлом и то, каким образом форма и свойства охлаждаемого тела влияют на этот процесс.
при какой температуре закипает красный, зеленый концентрат антифриза
Полноценное охлаждение двигателя внутреннего сгорания — принципиально важный момент при эксплуатации автомобиля, ведь от этого напрямую зависит не только стабильность его работы, но и срок службы. Однако недостаточно просто залить специализированную жидкость в систему охлаждения, важно не ошибиться с ее выбором. В противном случае она может закипать даже при незначительных нагрузках. В таком состоянии автомобиль эксплуатировать не получится.
Содержание:
Общее понятие об антифризе
Так что же собой представляет «охлаждайка»? Под этим словом обычно понимают любую жидкость, которая циркулирует по большому и малому кругам системы охлаждения и отводит лишнее тепло от двигателя. Собственно, в это понятие можно включить не только антифриз, но и практически устаревший тосол. Суть проста — берется концентрат и дополняется различными химическими присадками. В качестве основы, как правило, используются пропилен- или этиленгликоль. Чтобы отличить один продукт от другого, их окрашивают в разные цвета, поэтому на полках магазинов можно увидеть оттенки, включая зеленый, и красный. Достаточно заглянуть в бачок для охлаждающей жидкости, чтобы понять, какой цвет используется в конкретном автомобиле.
Принцип работы «охлаждайки»
Система устроена таким образом, что хладагент циркулирует по так называемым большому и малому кругам, буквально захватывая избыток тепла, образующийся при работе двигателя. Достаточное количество антифриза помогает обеспечивать комфортную температуру для ДВС даже в условиях экстремальной жары свыше 25 градусов Цельсия. Однако следует понимать, что высокий уровень жидкости может привести к неприятностям — она при нагревании расширяется, образуются пары, которые переполняют систему.
Рабочие температуры
Обычно выбор конкретного хладагента зависит не только от его цвета — опытный автолюбитель обязательно обратит внимание на его температурный диапазон, чтобы предотвратить закипание жидкости. При необходимости в систему можно залить даже воду, но она кипит уже при 100 градусах Цельсия. Есть и другие варианты:
- синий и зеленый антифриз выдерживают 109–115 градусов выше ноля;
- красный работает без проблем при нагреве до 105–125 единиц;
- «охлаждайка» класса G13 держится до 108–114 градусов.
Причины превышения температурных параметров
Стоит понимать, что хладагент — не панацея, он может кипеть. В норме температура антифриза находится на уровне 90 градусов Цельсия. Почему начинается кипение? Возможных причин может быть несколько:
- недостаток охлаждающей жидкости, который можно выявить, заглянув под капот. Если уровень антифриза в расширительном бачке сильно ниже нормы, можно предположить утечку или чрезмерную испаряемость хладагента;
- особенности конкретной системы, работающей по замкнутому типу. Избыток тепла здесь отводится с помощью специального клапана. Его поломка может нарушить процесс;
- образование воздушных пробок после замены антифриза или при наличии негерметичных соединений;
- неисправности ключевых узлов системы охлаждения, например, термостата или вентилятора;
- загрязнение радиатора, из-за которого он не может работать в полную силу.
Последствия перегрева двигателя
Если антифриз не справляется со своей задачей по охлаждению мотора, можно столкнуться с различными неприятностями. Из наиболее вероятных специалисты отмечают следующие:
- нарушение работы клапанов или их поломка;
- повреждения прокладки ГБЦ;
- деформация поршневых перегородок;
- проблемы с ГБЦ или другими важными элементами движка.
Как распознать закипание
Понять, что охлаждающая жидкость не выполняет свою работу так, как должна, не так уж и сложно. Правда, это зрелище может впечатлить или даже напугать новичка, который не сталкивался с подобной ситуацией. «Охлаждайка» в расширительном бачке начинает буквально бурлить, причем настолько сильно, что эти звуки могут дойти до водителя и его пассажиров. Из-под капота даже может повалить пар, как при кипении обычной воды. Также можно увидеть повышение рабочей температуры мотора. Когда стрелка дойдет до красной зоны, лучше заглушить двигатель — ни к чему хорошему дальнейшее движение не приведет.
Что происходит при закипании
Интересно, что повышение рабочей температуры может отражаться не только на работе мотора, но и на качестве охлаждающей жидкости. Логично, что у нее имеется определенный срок службы. В условиях высокой температуры раствор начинает деградировать, причем разрушается не сама основа, из которой на 95 % состоит «охлаждайка». Свои свойства теряют разнообразные добавки, в том числе ингибиторы коррозии, которые позволяют защитить металлические элементы системы, включая термостат и радиатор, от появления ржавчины. Охлаждающая жидкость коричневого цвета — верный признак того, что антифриз потерял свои свойства и нуждается в замене.
Что делать при закипании
Допустим, вы попали в ситуацию, в которой из-под капота повалил белый густой пар в результате повышения температуры антифриза, а соответствующий индикатор на приборной панели выдает показатели свыше 100 градусов Цельсия. Какой порядок действий следует соблюдать?
- Для начала можно снять нагрузку с двигателя и включить «печку». Это незатейливое действие может немного охладить перегретый мотор.
- Далее рекомендуется заглушить двигатель, чтобы избежать деформации или разрушения его важных элементов.
- Открыть капот на 20–30 минут — это действие нужно для того, чтобы остудить подкапотное пространство.
- После этого можно переходить к поиску конкретных причин перегрева.
Как предотвратить повторение ситуации
Мы уже говорили о возможных причинах, по которым может закипать охлаждающая жидкость. Но мало их найти — надо позаботиться и о том, чтобы ситуация не повторилась. Что следует учитывать?
- Необходимо использовать антифриз, который рекомендует производитель, или универсальный продукт.
- Если нужно разбавить охлаждающую жидкость, не стоит применять для этой цели жесткую воду.
- В случае, когда хладагент закипает, его стоит заменить, так как он теряет свои свойства при чрезмерном повышении температуры.
Как не запутаться в выборе качественного антифриза
Даже опытный автолюбитель может запутаться в особенностях разных охлаждающих жидкостей. Известный факт: смешивать разные варианты не рекомендуется. Не каждый может запомнить, какого цвета жидкость залита в системе, а проверять этот момент перед покупкой нового продукта не всегда удобно. В этом случае решением проблемы может стать универсальный антифриз Multifreeze SINTEC, который можно смешивать с другими видами охлаждающих жидкостей.
#Обзоры антифризов
Вам также может быть интересно
все зависит от нескольких факторов — СТРОИТЕЛЬСТВО БАССЕЙНОВ
При какой температуре кипит вода: все зависит от нескольких факторов
«При какой температуре закипает вода?» знает каждый – при достижении отметки в 100 градусов по шкале Цельсия. Эта информация отложилась в голове каждого человека. Например, из школьного курса физики. Ведь не могла же появится какая-то новая вода, что кипит по-другому?
Однако не все так просто – кипение при указанной температуре возможно лишь при так называемых идеальных условиях. То есть, если атмосферное давление достигает 760 миллиметров ртутного столба или колеблется около этой отметки, а в ней нет излишнего количества различных примесей, например, соли.
Кипение соленой воды
Для кипячения соленой воды ее необходимо нагревать до более высокой температуры, что обусловлено высоким содержанием солей Na+ и Cl-, заполняющих часть пространства между молекулами воды. Это приводит к нарушению связей между природными молекулами воды, что препятствует их нагреванию и приводит к более высокой температуре кипения.
То есть, чтобы накипятить соленую воду, понадобится несколько больше энергии – все зависит от общего объема содержания солей. Так, в один литр воды достаточно добавить примерно 60 грамм соли, чтобы температура кипения жидкости увеличилась на 10 градусов по шкале Цельсия.
Кстати, и парообразование соленой воды значительно ниже. Так, при нагревании молекулы начинают двигаться быстрее, но наличие соли приводит к тому, что они сталкиваются друг с другом намного реже, чем в пресной жидкости, а это, в свою очередь, снижает количество появляющегося пара.
А если в горах?
Теперь поговорим о том, при какой температуре кипит вода в горах. Там этот показатель также отличен от 100 градусов, поскольку, как говорилось в начале статьи, многое зависит от атмосферного давления. Как известно, в горах оно значительно ниже. А чем ниже давление, тем и ниже температура кипения воды.
Так, опытные альпинисты знают, что на разных высотах относительно уровня моря и температура кипения разная:
- при 500 метрах – 98,3 градусов;
- при 1000 метрах – 96,7 градусов;
- при 2000 метрах – 93,3 градусов;
- при 3000 метрах – 90 градусов;
- при 4000 метрах – 86,7 градусов;
- при 6000 метрах – 80 градусов.
Приведенные примерные расчеты могут несколько изменяться в зависимости от наличия в воде определенных примесей и добавок. Естественно, нелетучих, то есть тех, что не испаряются при нагревании воды.
Подводя итог
Теперь вы знаете температуру кипения воды при различных условиях. Надеемся, у вас вода только чистая, а потому на закипании не будут сказываться различные примеси. Если же вы берете ее из коммунального трубопровода или частной, непроверенной скважины, рекомендуем установить соответствующие очистительное оборудование.
Специалисты компании FILTER.UA помогут вам выбрать идеальный фильтр для очистки воды, гарантированно справляющийся с теми или иными примесями и загрязнителями, негативно отражающимися на вкусе воды и вашем здоровье!
ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ | Энциклопедия Кругосвет
ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ (точка кипения) – температура, при которой жидкость столь интенсивно превращается в пар (т.е. газ), что в ней образуются паровые пузырьки, которые поднимаются на поверхность и лопаются. Бурное образование пузырьков во всем объеме жидкости и называется кипением.
В отличие от простого испарения при кипении жидкость переходит в пар не только со свободной поверхности, но и по всему объему – внутрь образующихся пузырьков. Температура кипения любой жидкости постоянна при заданном атмосферном или ином внешнем давлении, но повышается с повышением давления и понижается с его понижением. Например, при нормальном атмосферном давлении, равном 100 кПа (таково давление на уровне моря), температура кипения воды составляет 100° С.
На высоте же 4000 м над уровнем моря, где давление падает до 60 кПа, вода кипит примерно при 85° С, и для того, чтобы сварить пищу в горах, требуется больше времени. По той же причине пища готовится быстрей в кастрюле-«скороварке»: давление в ней повышается, а вслед за этим повышается и температура кипящей воды.
Температура кипения вещества зависит также от наличия примесей. Если в жидкости растворено летучее вещество, то температура кипения раствора понижается. И наоборот, если в растворе содержится вещество менее летучее, чем растворитель, то температура кипения раствора будет выше, чем у чистой жидкости.
ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ (на уровне моря) | |
Вещество | Температура, °С |
Вода | 100 |
Золото | 2600 |
Изопропиловый спирт | 82,3 |
Метиловый спирт | 64,7 |
Морская вода | 100,7 |
Ртуть | 356,9 |
Серебро | 1950 |
Этиленгликоль | 197,2 |
Этиловый спирт | 78,3 |
Эфир | 34,6 |
См. также ТЕМПЕРАТУРА ЗАТВЕРДЕВАНИЯ; ТЕПЛОТА; ЖИДКОСТЕЙ ТЕОРИЯ.
Проверь себя!
Ответь на вопросы викторины «Физика»
Что такое изотоп, чему равно число Авогадро и что изучает наука реология?
Зависимость температуры кипения воды от высоты над уровнем моря
После создания пары калькуляторов на тему давления вообще (Конвертер единиц давления) и атмосферного давления в частности (Барометрическое нивелирование), захотелось узнать, как рассчитать температуру кипения воды в зависимости от высоты. Я откуда-то знал, что на высоте вода кипит при температуре ниже 100°С — а вот при какой точно температуре она кипит — вопрос.
Задача состоит из двух этапов — установить зависимость атмосферного давления от высоты и зависимость температуры кипения от давления. Начнем с последнего, как с более интересного.
Кипение представляет собой фазовый переход первого рода (вода сменяет агрегатное состояние из жидкого на газообразное).
Фазовый переход первого рода описывается уравнением Клапейрона:
,
где
— удельная теплота фазового перехода, которая численно равна количеству теплоты сообщаемой единице массы вещества для осуществления фазового перехода,
— температура фазового перехода,
— изменение удельного объема при переходе
Клаузиус упростил уравнение Клапейрона для случаев испарения и возгонки, предположив, что
- Пар подчиняется закону идеального газа
- Удельный объем жидкости много меньше удельного объема пара
Из пункта один следует, что состояние пара можно описать уравнением Менделеева-Клапейрона
,
а из пункта два — что удельным объемом жидкости можно пренебречь.
Таким образом, уравнение Клапейрона принимает вид
,
где удельный объем можно выразить через
,
и окончательно
разделяя переменные, получим
Проинтегрировав левую часть от до , а правую от до , т.е. от одной точки до другой точки , лежащей на линии равновесия жидкость-пар, получим уравнение
называемое уравнением Клаузиуса-Клапейрона.
Собственно, это и есть искомая зависимость температуры кипения от давления.
Проведем еще пару преобразований
,
здесь
— молярная масса воды, 18 г/моль
— универсальная газовая постоянная, 8.31 Дж/(моль × К)
— удельная теплота испарения воды 2.3 × 106 Дж/кг
Теперь осталось установить зависимость атмосферного давления от высоты. Здесь мы воспользуемся барометрической формулой (другой у нас все равно нет):
или
,
здесь
— молярная масса воздуха, 29 г/моль
— универсальная газовая постоянная, 8.31 Дж/(моль×К)
— ускорение силы тяжести, 9. 81 м/(с×с)
— температура воздуха
Значения, относящиеся к воздуху, пометим индексом v, к воде — h
Приравняв и избавившись от экспоненты, получим
Ну и итоговая формула
На самом деле реальное давление воздуха не следует барометрической формуле, так как при больших перепадах высот температуру воздуха нельзя считать постоянной. Кроме того, ускорение свободного падения зависит от географической широты, а атмосферное давление — еще и от концентрации паров воды. То есть значение по этой формуле мы получим приближенное. Поэтому ниже я включил еще один калькулятор, который использует использует формулу для расчет температуры кипения в зависимости от давления воздуха в миллиметрах ртутного столба.
Калькулятор зависимости температуры кипения от высоты:
Зависимость температуры кипения воды от высоты над уровнем моря
Высота (метры)
Температура воздуха (Цельсий)
Точность вычисления
Знаков после запятой: 1
Температура кипения
content_copy Ссылка save Сохранить extension Виджет
Калькулятор зависимости температуры кипения от давления:
Зависимость температуры кипения воды от давления
Точность вычисления
Знаков после запятой: 1
Температура кипения
content_copy Ссылка save Сохранить extension Виджет
Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины: теплоемкость, теплопроводность, температуры кипения, плавления, пламени. Удельные теплоты сгорания и парообразования. Термические константы. Коэффициенты теплообмнена и расширения / / Температуры, кипения, плавления, прочие… Перевод единиц измерения температуры. Воспламеняемость. / / Температуры кипения = температуры конденсации / / Температура кипения воды в зависимости от высоты над уровнем моря. Таблица от -305 до 9144 м, в °C и °F Поделиться:
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Коды баннеров проекта DPVA.ru Консультации и техническая | Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator |
От чего зависит кипение воды
Чтобы приготовить различные вкусные блюда, часто необходима вода, и, если ее нагревать, то она рано или поздно закипит. Каждый образованный человек при этом знает, что вода начинает кипеть при температуре, равной ста градусам Цельсия, и при дальнейшем нагревании ее температура не меняется. Именно это свойство воды используется в кулинарии. Однако далеко не всем известно, что это бывает не всегда так. Вода может закипать при разной температуре в зависимости от условий, в которых она находится. Давайте попробуем разобраться, от чего зависит температура кипения воды, и как это нужно использовать.
При нагревании температура воды приближается к температуре кипения, и по всему объему образуются многочисленные пузырьки, внутри которых находится водяной пар. Плотность пара меньше, чем плотность воды, поэтому сила Архимеда, действующая на пузырьки, поднимает их на поверхность. При этом объем пузырьков то увеличивается, то уменьшается, поэтому закипающая вода издает характерные звуки. Достигая поверхности, пузырьки с водяным паром лопаются, по этой причине кипящая вода интенсивно булькает, выпуская водяной пар.
Температура кипения в явном виде зависит от давления, оказываемого на поверхность воды, что объясняется зависимостью давления насыщенного пара, находящегося в пузырьках, от температуры. При этом количество пара внутри пузырьков, а вместе с этим и их объем, увеличиваются до тех пор, пока давление насыщенного пара не будет превосходить давление воды. Это давление складывается из гидростатического давления воды, обусловленного гравитационным притяжением к Земле, и внешнего атмосферного давления. Поэтому температура кипения воды увеличивается при возрастании атмосферного давления и уменьшается при его уменьшении. Только в случае нормального атмосферного давления 760 мм.рт.ст. (1 атм.) вода кипит при 1000С. График зависимости температуры кипения воды от атмосферного давления представлен ниже:
Из графика видно, что если увеличить атмосферное давление до 1,45 атм, то вода будет кипеть уже при 1100С. При давлении воздуха 2,0 атм. вода закипит при 1200С и так далее. Увеличение температуры кипения воды может быть использовано для ускорения и улучшения процесса приготовления горячих блюд. Для этого изобрели скороварки – кастрюли с особой герметично закрывающейся крышкой, снабженные специальными клапанами для регулирования температуры кипения. Из-за герметичности давление в них повышается до 2-3 атм., что обеспечивает температуру кипения воды 120-1300С. Однако при этом нужно помнить, что использование скороварок сопряжено с опасностью: пар, выходящий из них, имеет большое давление и высокую температуру. Поэтому нужно быть максимально осторожными, чтобы не получить ожог.
Обратный эффект наблюдается, если атмосферное давление понижается. В этом случае температура кипения тоже уменьшается, что и происходит при увеличении высоты над уровнем моря:
Высота над уровнем моря, м |
0 |
300 |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
6000 |
8000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Атмосферное давление, Па |
101325,69 |
98066,50 |
88259,85 |
78453,20 |
68646,55 |
58839,90 |
49033,25 |
39226,60 |
Температура кипения воды |
100,0 |
99,09 |
96,18 |
92,99 |
89,45 |
85,45 |
80,86 |
75,42 |
В среднем, при подъеме на 300 м температура кипения воды уменьшается на 10С и достаточно высоко в горах опускается до 800С, что может привести к некоторым трудностям в приготовлении еды.
Если же дальше уменьшать давление, например, откачивая воздух из сосуда с водой, то при давлении воздуха 0,03 атм. вода будет кипеть уже при комнатной температуре, и это достаточно необычно, так как привычная температура кипения воды – 1000С.
Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г. Москвы
Как кипит вода в различных состояниях и условиях
Кипение — способ образования пара, происходящий при определенных значениях температуры и атмосферного давления. Изменение одного из этих условий ведет к коррекции другого. Известно, что обычно вода закипает при +100?С. При создании же вакуума, например, в специальных сушильных шкафах, этот показатель снижается и при 100 мбар составляет всего +46?С.
Как происходит кипение?
При нагреве на дне и стенках посуды с водой появляются пузырьки пара. Температура в них значительно выше, чем в остальной жидкости, а давление ниже. Когда оно становится одинаковым и внутри, и снаружи, вода начинает кипеть. Во время этого процесса, несмотря на продолжающийся нагрев, температура жидкости мало изменяется. Кипение продолжается, пока вся она не обратится в пар.
Что происходит с изменением давления?
При повышении этого показателя, соответственно, увеличивается и температура. Так, в герметично закрытой пароварке кипение происходит при +120?С.
Понижение атмосферного давления в естественных условиях можно наблюдать при восхождении в горы. На высоте 6000 метров температура кипения воды составляет +80?. Заварить чай там довольно сложно. Зато в подземной шахте кипяток будет более горячий, чем где-либо еще.
Вакуум
Дальнейшее снижение давления естественным путем невозможно, но оно достигается в лабораторных условиях. Такая разреженная среда называется вакуум. При давлении в нем 0,001 атмосфер вода закипит при температуре +6,7?. Эти свойства используются в работе вакуумных сушильных шкафов. В условиях герметизации и отсутствия воздуха удаление остатков влаги из продуктов происходит при более низкой температуре, что позволяет сохранить в них полезные вещества.
Космос
Здесь кипячение выглядит по-другому. При повышении температуры жидкость не поднимается к поверхности, а остается на дне и продолжает нагреваться дальше. Вода, более удаленная от источника тепла, изменяется мало. Формирующиеся пузырьки пара не поднимаются на поверхность, а объединяются в один большой, который колышется в жидкости.
Кипение воды | Вода для Вас
Вода используется не только для питья. С ее помощью можно приготовить множество вкусных блюд. При нагревании жидкость закипает и именно этот эффект используется для приготовления пищи. Если температура достигает 100°С, вода начинает кипеть и последующее ее кипячение не меняет температуру. Наша компания специализируется на такой услуге, как доставка воды в баллонах 19 литров и дополнительных товаров в виде кулеров и помп жителям Щелково, Мытищ, Пушкино, Балашихи, Королева и Ивантеевки.
Достигая температуры кипения, на водной поверхности появляются пузырьки с водяным паром внутри. Из-за меньшей плотности пара, под действием архимедовой силы, происходит выталкивание пузырьков наверх. Достигая поверхности, пузырьки лопаются издавая характерный звук в виде бульканья.
Однако вода может закипать и при других температурах
На этот показатель влияют условия ее пребывания. Давление атмосферы на водную поверхность может изменять температуру кипения и при низком давлении пузырьки появляются до того как вода достигнет 100°С. Такой эффект усложняет приготовление пищи и, к примеру, картофель высоко в горах сварить невозможно, так как для горной местности характерно низкое давление, которое уменьшает температуру кипения воды. При увеличении атмосферного давления вода будет закипать при большей температуре.
Кипение является сложным процессом
Различают четыре стадии кипения. Если взять открытый стеклянный сосуд с водой и нагревать его, то через время:
- дно сосуда и его стенки покроются мелкими пузырьками воздуха, которые можно будет также наблюдать и на поверхности;
- пузырьки с насыщенным паром становятся больше и они начинают выходить на поверхность. Если сверху вода еще не прогрелась, то пузырьки будут опускаться вниз, а затем опять устремляться обратно к поверхности;
- водная поверхность покроется множеством пузырьков, из-за чего вода даже на короткое время чуть помутнеет, но затем снова будет прозрачной. Такой процесс назвали “кипение белым ключом”;
- начинается сильное бурление, что вызвано лопанием большого количества пузырьков и даже могут иметь место брызги. Последнее говорит о том, что жидкость перекипела.
В процессе кипения образуется большое количество пара из-за увеличения скорости выпаривания воды.
Если в воду добавить соль, то она закипит позже чем обычная пресная вода и температура кипения будет выше, а соответственно и энергии потребуется больше.
Человеку нужно ежедневно употреблять не менее 1,5 литров воды. Желательно, чтобы это была горная вода, насыщенная полезными элементами. Для этого можно воспользоваться услугой доставка воды.
12.09.2019
Меняется ли температура кипения воды с высотой? Американцы не уверены
СПОЙЛЕР ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Если вы еще этого не сделали, проверьте себя с помощью нашей новой викторины по научным знаниям. Обсудим один из ответов на вопросы ниже.
Это похоже на один из тех фундаментальных научных фактов: вода закипает при 212 градусах по Фаренгейту (100 градусам Цельсия), верно? Ну не всегда. Это зависит от того, где вы варите.
Фактически, вода в Денвере закипает при температуре около 202 градуса из-за более низкого давления воздуха на таких больших высотах.Согласно недавнему исследованию научных знаний исследовательского центра Pew Research Center, только 34% американцев знали, что вода кипит при более низкой температуре в Майл-Хай-Сити, чем в Лос-Анджелесе, который близок к уровню моря. На этот вопрос в нашей викторине правильно ответило меньшее количество людей: 26% сказали, что, по их мнению, вода в Денвере закипит при температуре выше , а 39% сказали, что она закипит при той же температуре в обоих местах.
Температура кипения воды или любой жидкости изменяется в зависимости от окружающего атмосферного давления.Жидкость закипает или начинает превращаться в пар, когда ее внутреннее давление пара сравняется с атмосферным давлением. Например, когда вы нагреваете чайник на плите, вы создаете больше водяного пара; когда давление водяного пара повышается достаточно, чтобы превысить давление окружающего воздуха, начинают образовываться пузырьки, и вода закипает.
Но давление падает по мере того, как вы набираете высоту — скажем, при поездке из Лос-Анджелеса в Денвер — потому что на вас давит меньше молекул воздуха. В Денвере атмосферное давление составляет всего около 12 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с 14.7 фунтов на квадратный дюйм в Лос-Анджелесе. При гораздо меньшем давлении вам не нужно прикладывать столько тепла, чтобы давление пара превысило окружающее атмосферное давление — другими словами, вода закипает при более низкой температуре. Помещение жидкости в частичный вакуум также снизит ее температуру кипения. Причина та же: удаляя часть воздуха, окружающего жидкость, вы понижаете атмосферное давление в ней.
В Ла-Ринконада, шахтерском городке в перуанских Андах, который находится на высоте более 16 700 футов и является самым высоким постоянно заселенным городом в мире, вода кипит при температуре около 181 градуса. Если бы вы собирались заварить себе чашку хорошего чая на вершине Эвереста (29 029 футов), вам нужно было бы только довести воду до температуры около 162 градусов, чтобы она закипела. С другой стороны, в Долине Смерти, штат Калифорния, — самой низкой точке в США, на 282 футах ниже уровня моря — вода кипит при температуре чуть выше 212 градусов.
Низкое атмосферное давление на большой высоте также влияет на приготовление пищи и выпечку, поэтому многие рецепты и смеси имеют особые «высотные» направления.Приготовление пищи обычно занимает больше времени на высоте более 3000 футов или около того, и продукты, как правило, сохнут быстрее. Тесто поднимается быстрее (потому что газы расширяются больше), а жидкости в тесте испаряются быстрее.
Да, можно кипятить воду комнатной температуры. Вот как
По мере того, как вы повышаете температуру воды, появляется все больше и больше частиц воды, обладающих достаточной энергией, чтобы покинуть водную фазу и стать водяным паром. Таким образом, давление водяного пара будет увеличиваться с увеличением температуры воды (это важно).
Кипяток
Теперь кипяток. Вот как выглядит вода, когда она нагревается до 100 ° C (в замедленном режиме). Да, я знаю, что вы видели это раньше. но все равно круто.
Посмотрите на пузыри и ответьте на следующий вопрос (это классический):
Из чего сделаны пузыри в кипящей воде?
Спросите у друзей. Спросите своих врагов. Спроси себя.
Пузырьки сделаны из воздуха? А как насчет водорода и кислорода? Нет.Пузырьки представляют собой водяной пар — это небольшие карманы воды в газовой фазе. Я имею в виду, они не могли быть воздухом. Откуда взялся этот воздух? Единственный вариант — пузырьки сделаны из водяного пара.
Итак, что происходит, чтобы сделать эти кипящие пузырьки водяного пара? Все дело в температуре и давлении пара. По мере увеличения температуры воды средняя скорость частиц воды также увеличивается. В какой-то момент у молекул воды будет достаточно энергии, чтобы оттолкнуть другие молекулы воды в жидкой фазе с образованием пузыря. Но вода должна быть достаточно горячей, чтобы частицы двигались достаточно быстро.
Но подождите! Еще дело в давлении пара. Чтобы пузырек не схлопнулся, давление внутри пузыря должно быть равно давлению снаружи пузыря. Внутри пузыря — давление пара, а снаружи — давление воды. Это означает, что для закипания воды температура должна повышаться до тех пор, пока давление пара не станет равным внешнему давлению, и может образоваться пузырь.
А как насчет внешнего давления? Это зависит от двух вещей.Во-первых, сама вода. Чтобы вода не схлопывалась, более глубокая вода должна иметь более высокое давление. Итак, давление воды зависит от глубины, плотности воды и гравитационного поля (поскольку это связано с весом воды). Для обычного стакана с водой давление на 2 сантиметра ниже поверхности всего лишь на 0,2% выше атмосферного. И это второе, что способствует общему давлению — атмосфера. Атмосфера также давит на поверхность жидкости, увеличивая давление в жидкости.
Пониженное давление
А теперь самое интересное. Что, если я уменьшу атмосферное давление, добавив немного жидкой воды? Это также снизило бы давление в жидкости. Если я достаточно уменьшу это давление, я смогу снизить его до того же уровня, что и давление пара. Бум. Теперь у частиц воды достаточно энергии, чтобы образовать свои крошечные кипящие пузырьки — без необходимости повышения температуры.
При какой температуре закипает вода? Точка кипения и высота — сложный процент
Нажмите для увеличения
Вода всегда кипит при 100˚C, верно? Неправильный! Хотя это один из основных фактов, который вы, вероятно, усвоили довольно рано, еще на школьных уроках естествознания, ваша высота над уровнем моря может повлиять на температуру, при которой вода закипает, из-за разницы в давлении воздуха.Здесь мы рассмотрим точки кипения воды в различных местах, а также подробно рассмотрим причины различий.
Температура кипения воды от самой высокой точки над уровнем моря, горы Эверест, до самой низкой, Мертвого моря, может варьироваться от чуть ниже 70 ˚C до более 101 ˚C. Причина такой вариации сводится к разнице атмосферного давления на разных высотах.
Атмосферное давление — это давление, создаваемое массой атмосферы Земли, которое на уровне моря просто определяется как 1 атмосфера, или 101 325 паскалей.Даже на одном уровне есть естественные колебания давления воздуха; регионы высокого и низкого давления обычно показаны как части прогноза погоды, но эти отклонения незначительны по сравнению с изменениями, происходящими по мере того, как мы поднимаемся выше в атмосферу. По мере того, как ваша высота (высота над уровнем моря) увеличивается, вес атмосферы над вами уменьшается (так как вы теперь находитесь над некоторой ее частью), и поэтому давление также уменьшается.
Чтобы понять, как это влияет на температуру кипения воды, нам сначала нужно понять, что происходит, когда вода закипает.Для этого нам нужно поговорить о том, что называется «давлением пара». Это можно представить как тенденцию молекул жидкости уходить в газовую фазу над жидкостью. Давление пара увеличивается с повышением температуры, поскольку молекулы движутся быстрее, и у большего количества из них есть энергия, чтобы покинуть жидкость. Когда давление пара достигает значения, эквивалентного давлению окружающего воздуха, жидкость закипает.
На уровне моря давление пара равно атмосферному давлению при 100 ˚C, следовательно, это температура, при которой вода закипает.По мере того, как мы поднимаемся выше в атмосферу и атмосферное давление падает, уменьшается и давление пара, необходимое для кипения жидкости. Из-за этого температура, необходимая для достижения необходимого пара, становится все ниже и ниже по мере того, как мы поднимаемся над уровнем моря, и поэтому жидкость будет кипеть при более низкой температуре.
Это, конечно, факт, справедливый для всех жидкостей, а не только для воды. И не только атмосферное давление может повлиять на температуру кипения воды.Большинство из нас, вероятно, знают, что добавление соли в воду во время приготовления пищи увеличивает температуру кипения воды, и это также связано с давлением пара. Фактически, добавление любого растворенного вещества к воде увеличивает температуру кипения, поскольку снижает давление пара, а это означает, что требуется немного более высокая температура, чтобы давление пара стало равным атмосферному давлению и вода закипела.
Еще одним фактором, который может повлиять на температуру кипения воды, является материал, из которого сделана емкость, в которой ее варят.Эксперименты показали, что вода при одном и том же давлении будет кипеть при разных температурах в металлических и стеклянных сосудах. Предполагается, что это происходит из-за того, что вода кипит при более высокой температуре в сосудах, к которым ее молекулы прилипают сильнее — здесь есть гораздо больше подробностей об этом явлении.
Итак, температура кипения воды не абсолютна, и на нее может влиять целый ряд факторов. Полезная информация, если вы когда-нибудь захотите заварить чашку чая на Эвересте — более низкая точка кипения будет означать, что чашка, которая у вас получится, будет довольно слабой и неприятной!
Понравились этот пост и рисунок? Подумайте о поддержке сложного процента на Patreon и получайте предварительные просмотры предстоящих публикаций и многое другое!
Изображение в этой статье находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4. 0 Международная лицензия. См. Рекомендации по использованию содержания сайта.
Ссылки и дополнительная литература
Кипение — Chemistry LibreTexts
Кипение — это процесс, при котором жидкость превращается в пар при нагревании до точки кипения. Переход из жидкой фазы в газообразную происходит, когда давление пара жидкости равно атмосферному давлению, действующему на жидкость. Кипение — это физическое изменение, и молекулы химически не изменяются во время процесса.
Как происходит кипение?
Когда атомы или молекулы жидкости способны разойтись достаточно, чтобы перейти из жидкой фазы в газообразную, образуются пузырьки и происходит кипение.
Рисунок 1: Образование пузырьков в кипящей воде.
Видео: Основы кипячения (https://www.youtube.com/embed/Py0GEByCke4).
Точка кипения — это температура, при которой происходит кипение определенной жидкости. Например, для воды температура кипения составляет 100ºC при давлении 1 атм. Температура кипения жидкости зависит от температуры, атмосферного давления и давления пара жидкости. Когда атмосферное давление сравняется с давлением пара жидкости, начнется кипение.
Жидкость закипит, если атмосферное давление = давление пара жидкости
Упражнение 1: Основы кипячения
Что находится внутри пузырьков при закипании жидкости?
Ответ
Пузырьки в кипящей жидкости состоят из молекул жидкости, которые набрали достаточно энергии, чтобы перейти в газовую фазу.
Упражнение 2
Опишите образование пузырьков в кипящей жидкости (ответ смотрите в видео).
Температура и кипение
Когда происходит кипение, более энергичные молекулы превращаются в газ, растекаются и образуют пузырьки. Они поднимаются на поверхность и попадают в атмосферу. Для перехода от жидкости к газу требуется энергия (см. Энтальпию испарения). Кроме того, молекулы газа, покидающие жидкость, отводят тепловую энергию от жидкости. Следовательно, температура жидкости во время кипения остается постоянной .Например, при кипении вода будет оставаться при температуре 100ºC (при давлении 1 атм или 101,3 кПа). График зависимости температуры от времени перехода воды из жидкости в газ, называемый кривой нагрева, показывает постоянную температуру, пока вода кипит.
Упражнение 3: Кривая нагрева воды
На основании кривой нагрева ниже, когда температура \ (H_2O \) превысит 100 ° C (в открытой системе)?
Ответ
Температура \ (H_2O \) превысит 100 ºC только после того, как он полностью перейдет в газовую фазу.Пока есть жидкость, температура остается постоянной.
Атмосферное давление и кипение
Давление газа над жидкостью влияет на температуру кипения. В открытой системе это называется атмосферным давлением. Чем выше давление, тем больше энергии требуется для кипения жидкости и тем выше температура кипения.
Более высокое атмосферное давление = больше энергии, необходимой для кипения = более высокая точка кипения
В открытой системе это можно представить как молекулы воздуха, сталкивающиеся с поверхностью жидкости и создающие давление.Это давление передается по всей жидкости и затрудняет образование пузырьков и кипение. Если давление понижается, жидкости требуется меньше энергии для перехода в газовую фазу, и кипение происходит при более низкой температуре.
Видео: Атмосферное давление и кипение (www.youtube.com/watch?v=aiwy…ature=youtu.be).
Упражнение 4
На основе атмосферного давления спрогнозируйте точку кипения воды в следующих местах.Помните, что на Земле вода закипает при температуре 100ºC на уровне моря. Предположим постоянную температуру.
- Земля на уровне моря: 101,3 кПа
- Вершина Эвереста: 33,7 кПа
- Mars (в среднем): 0,6 кПа
- Венера (поверхность): 9200 кПа
Ответ
Поскольку вода закипает при 100ºC, вода на Марсе быстро закипает (фактическое значение около 10ºC). Температура кипения на горе. Эверест будет ближе к воде (фактическое значение около 70ºC).На Венере вода кипит намного выше 100ºC.
Давление пара и кипение
Молекулы, покидающие жидкость в результате испарения, создают восходящее давление, поскольку они сталкиваются с молекулами воздуха. Этот толчок вверх называется давлением пара. У разных веществ разное давление пара и, следовательно, разные точки кипения. Это связано с разными межмолекулярными силами между молекулами.
Видео: Давление пара и биолинг (youtu.be/ffBusZO-TO0)
Давление пара жидкости снижает давление, оказываемое на жидкость атмосферой.В результате жидкости с высоким давлением пара имеют более низкие точки кипения. Давление пара можно увеличить, нагревая жидкость и заставляя больше молекул проникать в атмосферу. В точке, где давление паров равно атмосферному давлению , начнется кипение. Фактически, без какого-либо внешнего давления молекулы жидкости смогут распространяться и переходить из жидкой фазы в газообразную. Газ в виде пузырьков в жидкости поднимается на поверхность и выбрасывается в атмосферу.
Авторы и авторство
Точка плавления, точка замерзания, точка кипения
Точка плавления, точка замерзания,
Температура кипения
Температура плавления и замерзания
Путевая точка
Чистые кристаллические твердые вещества имеют характеристическую температуру плавления ,
температура, при которой твердое вещество плавится и превращается в жидкость.Переход между твердым телом
а жидкость настолько острая для небольших образцов чистого вещества, что точки плавления могут
быть измеренным до 0,1 o ° C. Температура плавления твердого кислорода, например, составляет
-218,4 o С.
Жидкости имеют характерную температуру, при которой они превращаются в твердые вещества, известную как
их точка замерзания . Теоретически температура плавления твердого тела должна быть
то же, что и точка замерзания жидкости. На практике небольшие различия между этими
количества можно наблюдать.
Трудно, если не невозможно, нагреть твердое тело выше его точки плавления, потому что
тепло, которое входит в твердое тело при его температуре плавления, используется для преобразования твердого вещества в
жидкость. Однако возможно охлаждение некоторых жидкостей до температур ниже их точки замерзания.
точки, не образуя твердого тела. Когда это сделано, жидкость называется переохлажденной .
Пример переохлажденной жидкости может быть получен путем нагревания твердого ацетата натрия.
тригидрат (NaCH 3 CO 2 3 H 2 O).Когда это твердое вещество тает,
ацетат натрия растворяется в воде, которая была захвачена кристаллом, с образованием раствора.
Когда раствор остынет до комнатной температуры, он должен затвердеть. Но часто этого не происходит. Если
в жидкость добавляется небольшой кристалл тригидрата ацетата натрия, однако содержимое
колбы затвердевают в течение нескольких секунд.
Жидкость может переохлаждаться, потому что частицы твердого тела упакованы в
регулярная структура, характерная для данного вещества.Что-нибудь из этого
твердые вещества образуются очень легко; другие нет. Некоторым нужна частица пыли или затравочный кристалл,
действовать как место, на котором кристалл может расти. Для образования кристаллов натрия
тригидрат ацетата, ионы Na + , ионы CH 3 CO 2 — ионы ,
и молекулы воды должны собраться вместе в правильной ориентации. Это сложно для
эти частицы организуются, но затравочный кристалл может обеспечить основу для
что правильное расположение ионов и молекул воды может расти.
Потому что трудно нагреть твердые тела до температур выше их точек плавления, и
поскольку чистые твердые вещества имеют тенденцию плавиться в очень небольшом диапазоне температур, точки плавления
часто используется для идентификации соединений. Мы можем различать три известных сахара
как глюкоза ( MP = 150 o C), фруктоза ( MP =
103-105 o C) и сахароза ( MP = 185-186 o C), для
Например, путем определения точки плавления небольшого образца.
Измерения температуры плавления твердого тела также могут предоставить информацию о
чистота вещества. Чистые кристаллические твердые вещества плавятся в очень узком диапазоне
температуры, тогда как смеси плавятся в широком диапазоне температур. Смеси также склонны к
плавятся при температурах ниже точек плавления чистых твердых веществ.
Точка кипения
Когда жидкость нагревается, она в конечном итоге достигает температуры, при которой пар
давление достаточно велико, чтобы внутри тела жидкости образовывались пузырьки.Эта температура
называется точкой кипения . Как только жидкость закипит,
температура остается постоянной до тех пор, пока вся жидкость не превратится в газ.
Нормальная температура кипения воды составляет 100 o C. Но если вы попытаетесь приготовить яйцо в
кипящей воды во время кемпинга в Скалистых горах на высоте 10 000 футов, вы
обнаружит, что яйцо готовится дольше, потому что вода кипит только при температуре 90 o ° C.
на этой высоте.
Теоретически нельзя нагревать жидкость до температуры выше нормальной.
точка кипения. Однако до того, как микроволновые печи стали популярными, использовались скороварки.
чтобы сократить время приготовления пищи. В обычной скороварке вода
может оставаться жидкостью при температурах до 120 o C, а пища готовится в
меньше одной трети обычного времени.
Чтобы объяснить, почему вода закипает при температуре 90 o C в горах и 120 o C в
скороварку, даже если нормальная температура кипения воды составляет 100 o C, мы
надо понимать, почему закипает жидкость.По определению жидкость закипает, когда пар
давление газа, выходящего из жидкости, равно давлению, оказываемому на
жидкость в окружающей среде, как показано на рисунке ниже.
Жидкости кипят, когда давление их паров равно давлению, оказываемому на жидкость своим окружением. |
Нормальная температура кипения воды составляет 100 o C, потому что это температура
при котором давление пара воды составляет 760 мм рт. ст., или 1 атм.В нормальных условиях, когда
давление атмосферы примерно 760 мм рт. ст., вода закипает при температуре 100 o C.
На высоте 10 000 футов над уровнем моря атмосферное давление составляет всего 526 мм рт. На этих
над уровнем моря вода закипает, когда давление ее паров составляет 526 мм рт. ст., что происходит при температуре
из 90 o C.
Скороварки оснащены клапаном, который позволяет выходить газу при повышении давления.
внутри банка превышает некоторую фиксированную стоимость. Этот клапан часто устанавливается на 15 фунтов на квадратный дюйм, что означает
что водяной пар внутри горшка должен достичь давления 2 атм, прежде чем он сможет выйти.Поскольку вода не достигает давления пара 2 атм, пока температура не достигнет 120 o ° C,
он кипит в этом контейнере при 120 o C.
Жидкости часто кипят неравномерно, или поднимается вверх . Они имеют тенденцию натыкаться, когда есть
нет ли царапин на стенках емкости, где могут образоваться пузыри. Натыкаясь
легко предотвратить, добавив в жидкость несколько кипящих стружек, которые обеспечивают грубую
поверхность, на которой могут образовываться пузырьки. При варке чипсов практически все
на поверхности этих стружек образуются пузыри, которые поднимаются сквозь раствор.
Температура кипения воды на разных высотах
Одним из наиболее значительных изменений, которые происходят в высокогорных районах в отношении приготовления пищи, является температура кипения воды. По мере увеличения высоты атмосферное давление, оказывающее давление на воду, уменьшается, что позволяет воде закипать при более низких температурах.
Более низкая точка кипения означает, что пища готовится при более низкой температуре, несмотря на то, что вода кипит.Важно понимать, насколько снижается температура кипящей воды с увеличением высоты.
Поскольку почти треть семей в США проживает в высокогорных районах, эта простая наука может сильно повлиять на вашу готовку. Сравните свою высоту с этой таблицей, чтобы узнать, готовите ли вы при более низких температурах, чем ожидалось.
Иллюстрация: Эшли Делеон Николь. © Ель, 2019
Температура кипения воды на разной высоте
Высота ft.(метры) | Точка кипения — | Температура кипения — Цельсия |
0 футов (0 м) | 212 ºF | 100 ºC |
500 футов (152 м) | 211 ºF | 99,5 ºC |
1000 футов (305 м) | 210 ºF | 99 ºC |
1500 футов (457 м) | 209 ºF | 98,5 ºC |
2000 футов (610 м) | 208 ºF | 98 ºC |
2500 футов.(762 м.) | 207 ºF | 97,5 ºC |
3000 футов (914 м) | 206 ºF | 97 ºC |
3500 футов (1067 м) | 205,5 ºF | 96 ºC |
4000 футов (1219 м) | 204 ºF | 95,5 ºC |
4500 футов (1372 м) | 203,5 ºF | 95 ºC |
5000 футов (1524 м) | 202 ºF | 94,5 ºC |
5500 футов.(1676 м.) | 201,5 ºF | 94 ºC |
6000 футов (1829 м) | 200,5 ºF | 93,5 ºC |
6500 футов (1981 м) | 199,5 ºF | 93 ºC |
7000 футов (2134 м) | 198,5 ºF | 92,5 ºC |
7500 футов (2286 м) | 198 ºF | 92 ºC |
8000 футов (2438 м) | 197 ºF | 91.5 ºC |
8500 футов (2591 м) | 196 ºF | 91 ºC |
9000 футов (2743 м) | 195 ºF | 90,5 ºC |
9500 футов (2895 м) | 194 ºF | 90 ºC |
10000 футов (3048 м) | 193 ºF | 89,5 ºC |
Температуры округлены до половины градуса.
Как найти свою высоту
Узнать свою высоту в Интернете или с помощью мобильного телефона стало проще, чем когда-либо.Вы можете просто спросить своего голосового помощника: «Какая у меня высота?» и получите быстрый ответ. Если вы используете настольный компьютер, вы можете выполнить поиск в Интернете по высоте над уровнем моря. Если у вас есть GPS, он также сообщит вам вашу высоту.
Советы по приготовлению на большой высоте
Если бы вам нужно было беспокоиться только о том, как кипящая вода зависит от высоты, приготовление пищи не было бы такой большой проблемой. Ваша кастрюля с водой закипит раньше, так как она закипит при более низкой температуре, чем на уровне моря.
Вы бы варили пищу дольше, потому что она кипит при более низкой температуре. Это означает, что макароны и рис готовятся дольше, и вам может потребоваться добавить больше воды в кастрюлю, поскольку она выкипит, прежде чем они приобретут нужную консистенцию.
Но кипячение — не единственное, на что нужно обращать внимание. Для каждого метода приготовления, типа ингредиентов и комбинации ингредиентов могут потребоваться разные настройки, чтобы компенсировать большую высоту. Как вы можете видеть на диаграмме, не существует единого решения для больших высот.Например, если вы используете хлебопечку, вам нужно будет настроить рецепты хлебопечки для большой высоты.
Кипящая вода становится все горячее?
Как только вода закипает, ее температура остается стабильной.
Вы знаете, что происходит с температурой кипения воды в кастрюле на сильном огне? Это общий научный вопрос, особенно для тестов, потому что знание ответа показывает, насколько хорошо вы понимаете процесс кипячения. Ответ заключается в том, что вода достигает температуры кипения и остается там.
Температура закипания воды не везде одинакова. Температура кипения зависит от давления. На уровне моря вода кипит при 100 ° C (212 ° F) и замерзает при 0 ° C (32 ° F). Если кипятить воду под более высоким давлением (например, ниже уровня моря), температура кипения будет выше 100 ° C. При более низком давлении (например, в горах) температура кипения ниже.
Но какой бы ни была точка кипения, когда вода достигает ее и претерпевает фазовый переход в водяной пар (пар), температура перестает расти.Вы можете увеличить огонь так сильно, как захотите. Вода может закипеть сильнее и быстрее превратиться в пар, но горячее не станет. Фактически, на микроскопическом уровне могут быть более прохладные участки кипящей воды. Когда пузырьки пара образуются возле источника тепла, например, на дне кастрюли, пузырьки газа изолируют воду от тепла. Это не имеет большого значения для домашней кухни, но имеет важное значение для промышленного применения.
Вода горячее точки кипения и холоднее точки замерзания
Жидкая вода может быть горячее 100 ° C (212 ° F) и холоднее 0 ° C (32 ° F).Нагревание воды выше точки кипения без кипения называется перегревом . Если вода перегрета, она может превысить точку кипения без кипения. Возможно, вы не понаслышке знакомы с этим явлением, поскольку оно довольно часто встречается при приготовлении воды в микроволновой печи. Очень чистая вода без пузырьков воздуха в гладкой посуде может перегреться, а затем резко вскипеть, если ее потревожить.
Замерзание воды ниже точки замерзания без образования льда называется переохлаждением .Чтобы испытать это, поместите емкость с бутилированной водой в миску со льдом. Бутилированная вода работает лучше, чем водопроводная вода, поскольку она обычно очищена (дистиллированная или обратный осмос) и содержит минимум твердых частиц и растворенного воздуха. Маленькие частицы действуют как центры зародышеобразования, способствуя замораживанию. Добавьте ко льду соль, чтобы снизить температуру. Температура бутылки с водой может упасть ниже точки замерзания, но вода не превратится в лед, пока вы не возьмете ее и не потревожите.
После того, как вода замерзнет и превратится в лед, лед можно полностью охладить до абсолютного нуля.Когда вода превращается в пар, пар может нагреваться до точки, при которой вода распадается на составляющие его атомы.
Частый вопрос: Какой температуре кипит вода?
Сколько градусов нужно для кипения воды?
«При какой температуре закипает вода?» знает каждый – при достижении отметки в 100 градусов по шкале Цельсия.
Когда температура воды достигнет 100 градусов она закипит?
Чистая вода кипит, когда давление ее пара равно атмосферному давлению. Чистая вода будет кипеть только при 100 градусах на уровне моря, если атмосферное давление составляет 1 атмосферу (760 мм рт. Ст.)
Как температура кипения воды зависит от давления?
Температура кипения зависит от давления. Чем выше давление, тем выше температура кипения. При атмосферном давлении вода кипит при 100°С , эфир при 35°С, железо при 2750°С, а вольфрам при 5900°С. Если давление понизится до половины атмосферного, то вода закипит при температуре чуть выше 80°С.
Как начинает кипеть вода?
При нагревании жидкость закипает и именно этот эффект используется для приготовления пищи. Если температура достигает 100°С, вода начинает кипеть и последующее ее кипячение не меняет температуру.
Как понять что вода нагрелась до 70 градусов?
Если вы хотите определить, насколько вода горячая, опустите в нее руку (только осторожно — если от воды идет пар, то температура воды составляет не менее 70 градусов Цельсия и руку опускать не нужно).
Как называется явление кипения воды?
Кипе́ние — процесс интенсивного парообразования, который происходит в жидкости как на свободной её поверхности, так и внутри её структуры. … Кипячение воды представляет собой процесс нагревания её до температуры кипения с целью получения кипятка. Кипение является фазовым переходом первого рода.
Что происходит с температурой жидкости во время кипения?
Во время кипения температура жидкости не изменяется, так как вся энергия расходуется на парообразование. Температура кипения жидкости зависит от двух факторов: от рода жидкости; от внешнего давления.
Когда кипит чайник сколько градусов?
Вне зависимости от используемого прибора (электрического устройства из нержавейки или стекла, эмалированной модели для газовой или электроплиты), вода начинает закипать при достижении значения 100 ºC. Значение по шкале Кельвина — 373,15 K, по Фаренгейту — 212 °F.
Как определить температуру воды 90 градусов?
Если вода испаряется, значит, она горячая (70-95°С).
…
При закипании точнее установить значение поможет размер пузырьков:
- мелкие пузырьки – 70°С;
- средние (крупнее булавочной головки) – 80°С;
- крупные, поднимаются кверху – 85°С;
- нитевидные – 90-95°С.
24.07.2018
Где температура кипения воды будет выше?
Например, при нормальном атмосферном давлении, равном 100 кПа (таково давление на уровне моря), температура кипения воды составляет 100° С. На высоте же 4000 м над уровнем моря, где давление падает до 60 кПа, вода кипит примерно при 85° С, и для того, чтобы сварить пищу в горах, требуется больше времени.
Как зависит температура кипения жидкости от давления на ее поверхность?
Температура кипения — это температура, при которой происходит кипение жидкости, которая находится под постоянным давлением. Согласно уравнению Клапейрона — Клаузиуса с ростом давления температура кипения увеличивается, а с уменьшением давления температура кипения соответственно уменьшается.
Как изменяется температура кипения жидкости при изменении высоты?
Так температура кипения воды будет изменяться на Земле в зависимости от высоты: от 100 °C на уровне моря до 69 °C на вершине Эвереста. А при ещё большем увеличении высоты возникнет точка, в которой будет уже невозможно получить жидкую воду: лёд и пар будут переходить непосредственно друг в друга минуя жидкую фазу.
Кто заставил воду кипеть при 80 градусах?
В 1724 году двое врачей, Габриэль Фаренгейт и Рене Ферхо де Реомюр, почти одновременно предложили шкалы измерения температуры. Фаренгейт в качестве эталона использовал температуру тела здорового человек, установленную на уровне 96 °F. Реомюр предложил принять точку замерзания воды за 0°, а точку кипения — за 80 °Ré.
Как образуются пузырьки в кипящей воде?
Пузыри в кипятке растут, наполняясь паром от своих стенок. Но начинается все с появления микроскопических пузырьков на центрах парообразования, которыми служат шероховатости сосуда: микровпадины, микротрещины. В этих местах легче нарушаются водородные связи между молекулами, и возникает небольшой объем пара.
Что будет с водой при 100 градусах?
Дело в том, что практически любая жидкость будет испаряться при любой температуре, они просто испаряются быстрее при более высоких температурах. … При температуре выше 100 ° C 100% жидкой воды будет выкипать или испаряться. Ниже 100 градусов вода будет испаряться в зависимости от давления пара.
1. Влияние температуры и давления на состояние хладагентов.
1. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА СОСТОЯНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1.1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ |
Соотношение между температурой и давлением является одним из основных факторов, определяющих состояние хладагента как в испарителе, так и в конденсаторе, а также в обычной емкости с хладагентом. Ниже приведены более подробные объяснения влияния температуры и давления на состояние хладагента.*
А) Кипение воды при понижении давления
Мы знаем, что для начала процесса кипения воды при атмосферном давлении достаточно нагреть ее до 100°С. Вместе с тем, при вакуумировании холодильного контура с целью его обезвоживания, вода, которая может находиться в контуре, имеет температуру окружающей среды, то есть гораздо ниже 100°С.
С помощью простого опыта, схема которого приведена на рис. 1.1, можно показать действие вакуумирования на процесс закипания воды.
Пусть прозрачная емкость с водой, например, при температуре 30°С, соединена с атмосферой, то есть находится при атмосферном давлении. Видно, что вода непо-
Атмосферное давление
движна и не кипит. Однако, при подключении емкости к мощному вакуумному насосу, после начала вакуумирования можно заметить, что вода начинает закипать, хотя ее температура составляет только 30°С.
Это явление может быть объяснено следующим образом:
Поверхность воды находится под действием двух сопряженных сил, которые направлены друг против друга (см. рис 1.2).
► Первая сила Fi — внутренняя сила жидкости, направленная снизу вверх и стремящаяся вытеснить воду из сосуда.
► Вторая сила Fe — внешняя сила, которая, напротив, стремиться удержать воду внутри сосуда.
До тех пор, пока противоположно направленные силы Fi и Fe уравновешены, они взаимно нейтрализуются и в сосуде ничего не происходит.
Ф
* Модель процесса кипения, приведенная автором, не является строго научной, но помогает в доступной форме объяснить процессы кипения и конденсации (прим. ред.).
Вакуумирование вызывает кипение воды
Вакуумирование понижает давление над жидкостью и тем самым уменьшает силу Fe. Следовательно, когда в результате вакуумирования сила Fe становится меньше силы Fi, вода не может оставаться внутри сосуда и начинает выходить из него в виде пара: вода кипит (испаряется).
Подогрев воды также вызывает ее кипение
Поскольку подогрев увеличивает внутреннюю силу Fi, действующую в жидкости.
Когда в результате подогрева сила Fi становится больше силы Fe, внешная сила больше не может удерживать воду в сосуде и поэтому начинается ее кипение.
Итак, чтобы вызвать кипение жидкости достаточно либо повысить внутреннюю силу (подогревая жидкость), либо понизить внешнее давление над ее свободной поверхностью (вакуумируя сосуд).
Б) Как вызвать кипение воды, поливая сосуд холодной водой
В предыдущем эксперименте мы вскипятили воду, вакуумируя сосуд и нарушая тем самым равновесие между силами Fe и Fi.
Когда вода полностью закипит, закроем изолирующий вентиль сосуда на выходе из него (см. рис. 1.3). Кипение полностью прекращается.
Это объясняется тем, что молекулы пара, образующиеся в процессе кипения жидкости, скапливаясь над ее поверхностью, увеличивают давление в сосуде.
Рис. 1.3.
Когда давление становится достаточным для установления нового состояния равновесия между силами Fe и Fi, кипение сразу же останавливается.
Однако, будучи прекращенным, кипение начинается с новой силой, если сосуд поливать холодной водой!
Это явление, на первый взгляд крайне парадоксальное, объясняется тем, что небольшая масса водяных паров, содержащихся в емкости, охлаждается значительно быстрее, чем большая масса воды.
В результате пары воды сжимаются быстрее, чем жидкость, и внешняя сила Fe (действующая в паровой фазе) уменьшается быстрее, чем внутренняя сила Fi (действующая в жидкости).
Когда сила Fe становится меньше силы Fi равновесие нарушается и кипение возобновляется (этот легко осуществимый эксперимент, который позволил автору выиграть множество пари, может быть поставлен с помощью прибора, известного под названием колбы Франклина).
В) Разница в удельной массе жидкости и ее пара
Говоря об удельной массе тела, укажем, что под этим понятием подразумевается масса единицы объема данного тела (например, мы знаем, что 1 литр воды имеет массу 1 килограмм).
Один литр жидкого R22 при температуре 20°С имеет массу около 1,2 кг, однако 1 литр паров R22, при той же температуре и атмосферном давлении, имеет массу порядка 0,038 кг. то есть в 1,2/0,038 = 31 раз меньшую.
Поэтому диаметр жидкостных линий в холодильных контурах всегда меньше, чем диаметр патрубков нагнетания, хотя давления в этих двух магистралях почти одинаковы.
Г) Соотношение между давлением и температурой
Холодильные манометры, которые мы обычно используем, показывают соотношение между давлением паров и температурой для трех типов хладагентов, наиболее часто используемых в последние годы (R12, R22 и R502). Однако, в дальнейшем, мы будем должны все больше и больше привыкать к новым хладагентам (R134a, R404A, R407C, R410A и т.п.).
С целью закрепления’ наших знаний в области поведения хладагентов при разных температурах рассмотрим рис 1.5 и попробуем представить, что происходит внутри сосуда, содержащего R22 в жидкой фазе, когда его температура растет.
В первом сосуде жидкий R22 находится при температуре 20°С и манометр показывает, что давление в емкости составляет 8 бар.
Если температура возрастает, небольшое количество жидкости испаряется, а сама жидкость при этом расширяется что приводит к повышению уровня жидкости в сосуде и небольшому снижению объема паров.
Однако, принимая во внимание то, что для размещения объема паров, образовавшихся в результате выкипания некоторого объема жидкости, требуется пространство, примерно в 30 раз большее, чем объем, который занимала испарившаяся жидкость, пары в сосуде сжимаются и давление в нем повышается по мере того, как растет температура. жидкостью (их называют насыщенными парами или парожидкостной смесью в состоянии насыщения) подчиняется очень точному соотношению (зависящему от природы жидкости) между температурой жидкости и давлением насыщенных паров.
1.2. УПРАЖНЕНИЕ
Пусть две емкости, содержащие смесь жидкости и пара хладагента R22, находятся при одной и той же температуре, равной 20°С.
В первой емкости высота (следовательно, и объем) жидкости в 4 раза больше, чем во второй.
Зная, что в первой емкости давление составляет 8 бар, определить, какое давление покажет манометр, соединенный со второй емкостью?
Решение
Внутренняя сила Fi в жидкости зависит только от температуры и природы жидкости (R22, R134A, R404A, R407C, R410A, и т.п.). Она совершенно не зависит от количества (уровня) жидкости в емкости.
При одной и той же температуре устанавливается равновесие, следовательно давление абсолютно не зависит от количества жидкости.
*\Для того, чтобы смогло реализоваться соотношение между давлением насыщенного пара и температурой, достаточно одной молекулы жидкости, находящейся при данной температуре в контакте с паровой фазой (см. рис. 1.7).
В соответствии с этим, давление в любом сосуде, содержащем R22 в жидком состоянии при температуре 20СС, будет равно 8 барам независимо от уровня жидкости.
Заметим, что давление совершенно не зависит от уровня жидкости и определяется только ее температурой (иначе как можно было бы градуировать холодильные манометры по температуре?).
С быстрым распространением новых хладагентов следует говорить скорее о температуре, чем о давлении в контуре. Тогда ваши выводы и рассуждения не будут зависеть от используемого хладагента и вы получите значительный выигрыш во времени!
Соотношение между температурой и давлением является одним из основных факторов, определяющих состояние хладагента как в испарителе, так и в конденсаторе, а также в обычной емкости с хладагентом. Ниже приведены более подробные объяснения влияния температуры и давления на состояние хладагента.*
А) Кипение воды при понижении давления
Мы знаем, что для начала процесса кипения воды при атмосферном давлении достаточно нагреть ее до 100°С. Вместе с тем, при вакуумировании холодильного контура с целью его обезвоживания, вода, которая может находиться в контуре, имеет температуру окружающей среды, то есть гораздо ниже 100°С.
При какой температуре закипает вода в чайнике: дистиллированная, соленая
Кипение воды – процесс интенсивного образования пара, происходящий как на свободной поверхности жидкости, так и внутри её структуры. От испарения его отличает подчиненность определённым параметрам – температуре и давлению. Скорость закипания зависит от степени взаимодействия на молекулярном уровне.
Многие считают, что вода начинает кипеть при 100°С. Но это верно лишь для обычных условий. В действительности, температурные показатели закипания – это диапазон величин, зависящий и от самой жидкости, и от давления (наружного и внутреннего). Парообразование может происходить и при 80°С, и при 130°С. При какой температуре закипает вода в чайнике? Попытаемся ответить на этот вопрос в данной статье.
Температура пара кипящей воды в чайнике
Паром называется газообразное состояние воды. Взаимодействуя с окружающим воздухом, он может оказывать на него давление. В процессе образования пара температура его и воды будет оставаться неизменной до тех пор, пока жидкость полностью не испариться. Это обусловлено тем, что вся мощь градусов идёт на парообразование. Подобное обстоятельство позволяет образовываться сухому насыщенному пару.
Внимание! Температура пара и кипящей жидкости всегда одинакова. Более горячий пар уместно получить, лишь применив специальные установки. Для закипания обыкновенной воды требуется нагреть её до 100°С.
При какой температуре закипает соленая вода
Солёная вода требует более высоких градусов для закипания, чем обычная жидкость. Это объясняется особенностью её состава. Всё пространство между водными молекулами занимают ионы, что приводит к гидратации. Напомним, данным термином называется присоединение молекул воды к ионам соли. Гидратация усиливает межмолекулярную связь, что отодвигает время закипания.
Нагреваясь, солёная вода непрерывно теряет молекулы. Соответственно, сталкиваться они будут значительно реже. Для инициации парообразования понадобится больший временной период, чем для рядовой жидкости. В общем и целом, можно уверенно утверждать, что солёная вода начинает кипеть при температуре приблизительно на 10°С выше, чем пресная.
Градус закипания дистиллированной воды
Дистиллированная вода – это вода, которую очистили от растворённых в ней минералов, органики и прочих примесей. Обычно её используют в химических лабораториях и в промышленности. Также она применяется в медицинских и исследовательских целях.
Важно! Дистиллированную воду запрещается пить или использовать для приготовления пищи.
Получается такая вода путём дистилляции. Обычную воду помещают в специальный агрегат-дистиллятор. Он выпаривает её и конденсирует пар. В конце у вас будет отдельно дистиллят, и отдельно примеси.
Температура, при которой из дистиллированной воды делается кипяток, равна показателю кипения водопроводной, т.е. всё тем же 100°С. Разница заключается в том, что закипать очищенная от солей жидкость начинает чуть быстрее.
Как влияет давление на процесс закипания воды
Давление (и атмосферное, и внутри жидкости) может существенно повлиять на процесс парообразования. Так, температурой кипения воды на высокой горе является 70°С, что значительно осложняет готовку. Чтобы приготовить пищу на высоте, требуется намного больше времени, поскольку, как это не парадоксально, закипевшая жидкость не будет достаточно горячей. Сварить куриное яйцо не получится совсем. Невозможно и приготовление мясных блюд.
Внимание! Употреблять еду на природе можно только, если она термически обработана и качественно проварена. Отправляясь в горный поход, следует заранее предвидеть такой нюанс и принять все необходимые меры по страховке себя от потенциальных неожиданных ситуаций.
Точка кипения воды на морском побережье — 100°С. При подъёме в гору, через каждые пройденные три сотни метров температура кипения будет уменьшаться на 1°С. Вследствие этого, жителям горных районов рекомендуется использовать автоклавы, чтобы жидкость получалась достаточно горячей. Это стоит помнить не только домохозяйкам, но и служащим лабораторий. Ведь все знают, что для стерилизации продуктов и инструментов необходимы более 100°С. Иначе оборудование не будет стерильным, ведь некоторые микробы являются термостойкими, и может принести в дальнейшем множество осложнений.
Уже доказано, что повышение температуры кипения может существенно сократить время, требующееся для приготовления еды, что очень важно в наш прогрессивный век.
Чтобы повысить данный показатель, надо применять герметично закрывающуюся ёмкость. Оптимальным выбором будут скороварки, в которых крышка не пропускает пар, увеличивая внутреннее давление. В процессе нагрева образуется пар, но, поскольку он не может попасть наружу, он конденсируется на внутренней стороне крышки. Это приводит к заметному повышению давления внутри сосуда. В автоклавах давление равняется 1-2 атмосферы, из-за этого жидкость в них начинает кипеть при 120-130°C.
Наибольшая возможная температура кипения воды пока учёными не обнаружена. Это обусловлено её способностью расти до поры, пока атмосферное давление не достигнет своего предела. Паровые турбинные установки подогревают воду до 400°С, но при этом она не кипит, а давление сохраняется в пределах нескольких десятков атмосфер. Аналогичные данные были получены при проведении исследований на больших океанических глубинах.
Бытовая техника Чайник
Температура кипения воды в закрытом сосуде. При какой температуре закипает вода в электрическом чайнике. Температура кипения воды в вакууме
Давайте проследим за процессом кипения, начиная с того момента, когда на нагретом дне сосуда (кастрюли или ) образуются первые пузырьки. Кстати, а они образуются? Да потому, что тонкий слой воды, непосредственно соприкасающийся с дном сосуда, нагрелся до 100 градусов. И, согласно физическим свойствам воды, начал превращаться из в газообразное.
Итак, первые пузырьки, пока еще маленькие, начинают медленно всплывать – на них действует выталкивающая сила, по-другому называемая Архимедовой – и почти сразу же снова опускаются ко дну. Почему? Да потому, что сверху вода еще недостаточно прогрета. Соприкоснувшись с более холодными слоями, пузырьки как бы «сморщиваются», теряют объем. И, соответственно, тут же уменьшается Архимедова сила. Пузырьки опускаются на дно, и «лопаются» от силы тяжести .
Но нагрев продолжается, все новые и новые слои воды принимают температуру, близкую к 100 градусам. Пузырьки уже не опускаются на дно. Они стремятся достичь поверхности, но самый верхний слой еще существенно холоднее, поэтому, соприкоснувшись с ним, каждый пузырек снова уменьшается в размерах (из-за того, что часть водяного пара, заключенного в нем, охлаждаясь, превращается в воду). Из-за этого он начинает опускаться вниз, но, попав в горячие слои, уже принявшие температуру 100 градусов, опять увеличивается в размерах. Поскольку сконденсированный пар снова становится паром. Огромное количество пузырьков снуют то вверх, то вниз, попеременно уменьшаясь и увеличиваясь в размерах, производя характерный шум.
И вот, наконец, наступает момент, когда вся водяная толща, включая самый верхний слой, приняла температуру 100 градусов. Что будет происходить на этом этапе? Пузырьки, поднимаясь кверху, беспрепятственно достигают поверхности. И вот тут-то, на границе раздела двух сред, происходит «бурление»: они лопаются, выпуская на свободу водяной пар. И этот процесс при условии постоянного нагрева будет продолжаться до тех пор, пока вся вода не выкипит, перейдя в газообразное состояние.
Следует учесть, что температура закипания зависит от атмосферного давления. Например, высоко в горах вода кипит при температурах меньших, чем 100 градусов. Поэтому жителям высокогорий требуется гораздо больше времени для того, чтобы сварить себе пищу.
Кипячение воды является одним из частых повседневных дел. Однако в горных районах этот процесс имеет свои особенности. В различных по высоте над уровнем моря точках закипание воды происходит при разных температурах.
Как точка кипения воды зависит от атмосферного давления
Кипящая вода характеризуется ярко выраженными внешними : бурлением жидкости, образованием маленьких пузырьков внутри посуды и поднимающимся паром. При нагревании молекулы воды получают дополнительную энергию от источника тепла. Они становятся более мобильными и начинают вибрировать.
В конечном счете жидкость достигает такой температуры, при которой на стенках посуды образуются пузырьки пара. Эта температура имеет название точка кипения. Как только вода начинает кипеть, температура не меняется, пока вся жидкость не превратится в газ.
Молекулы воды, выходящие в виде пара, оказывают давление на атмосферу. Это называется давлением пара. С увеличением температуры воды оно увеличивается, а молекулы, двигаясь быстрее, преодолевают связывающие их межмолекулярные силы. Давлению пара противостоит другая сила, созданная воздушной массой: . Когда давление пара достигает или превышает окружающее давление, преодолевая его, вода начинает кипеть.
Точка кипения воды также зависит от ее чистоты. Вода, которая содержит примеси (соль, сахар) закипит при более высокой температуре, чем чистая.
Особенности кипения воды в горах
Воздушная атмосфера оказывает давление на все объекты на . На уровне моря оно одинаково везде и равно 1 атм., или 760 мм рт. ст. Это нормальное атмосферное давление, и вода закипает при температуре 100оС. Давление пара при такой температуре воды также равно 760 мм рт. ст.
Чем выше над уровнем моря, тем воздух становится более разреженным. В горах его плотность и давление уменьшаются. Из-за уменьшения внешнего давления на воду требуется меньше энергии, чтобы разорвать межмолекулярные связи. Это подразумевает меньше тепла, и вода закипит при более низкой температуре.
С каждым километром высоты вода кипит при температуре, которая меньше исходной на 3,3оС (или примерно минус 1 на каждые 300 метров). На высоте 3 км над уровнем моря атмосферное давление составляет около 526 мм рт. ст. Вода закипит, когда давление пара будет равно атмосферному, а именно 526 мм рт. ст. Это условие достигается при температуре 90оС. На высоте 6 км давление меньше нормального примерно в два раза, а — около 80оС.
На вершине Эвереста, высота которого 8848 м, вода закипает при температуре около 72оС.
В горах на высоте 600 м, где вода закипает при 98оС, понимание процесса кипения особенно актуально при приготовлении пищи. Некоторые продукты можно довести до готовности, увеличив время варки. Однако для продуктов, требующих хорошей термальной обработки и длительного времени приготовления, лучше всего использовать скороварку.
Кипение — казалось бы, простой физический процесс, известный каждому, хоть раз в жизни вскипятившему чайник. Однако у него есть немало особенностей, которые физики изучают в лабораториях, а хозяйки — на кухнях. Даже температура кипения далеко не постоянна, а меняется в зависимости от различных факторов.
Кипение жидкости
При кипении жидкость начинается интенсивно превращаться в пар, в ней образуются паровые пузырьки, поднимающиеся на поверхность. При нагревании сначала пар появляется только на поверхности жидкости, затем этот процесс начинается по всему объему. Появляются мелкие пузырьки на дне и стенках посуды. При повышении температуры давление внутри пузырей возрастает, они увеличиваются и поднимаются вверх.
Когда температура достигает так называемой точки кипения, начинается бурное образование пузырьков, их становится много, жидкость закипает. Образуется пар, температура которого остается постоянной, пока не вся вода. Если парообразование происходит в обычных условиях, при стандартом давлении 100 мПа, его температура равна 100оС. Если же искусственно увеличить давление, можно получить перегретый пар. Ученым удалось нагреть водяной пар до температуры 1227оС, при дальнейшем нагреве диссоциация ионов превращает пар в плазму.
При заданном составе и постоянном давлении температура кипения любой жидкости постоянна. В учебниках и пособиях по можно увидеть таблицы, указывающие температуру кипения различных жидкостей и даже металлов. Например, вода закипает при температуре 100оС, при 78,3оС, эфир при 34,6оС, золото при 2600оС, а серебро при 1950оС. Это данные для стандартного давления 100 мПа, оно рассчитывается на уровне моря.
Как изменить температуру кипения
Если давление снижается, температура кипения уменьшается, даже если состав остается прежним. Это значит, что если подняться с котелком воды на гору высотой 4000 метров и поставить ее на костер, вода закипит при 85оС, для этого понадобится гораздо меньше дров, чем внизу.
Хозяйкам будет интересно сравнение со скороваркой, в которой давление искусственно увеличивается. кипения воды при этом также увеличивается, за счет чего пища готовится гораздо быстрее. Современные скороварки позволяют плавно изменять температуру кипения от 115 до 130оС и более.
Еще один секрет температуры кипения воды заключается в ее составе. Жесткая вода, в состав которой входят различные соли, закипает дольше и требует для нагрева больше энергии. Если добавить в литр воды две столовые ложки соли, температура кипения ее увеличится на 10оС. То же самое можно сказать о сахаре, 10% сахарный сироп закипает при температуре 100,1оС.
Процесс кипения воды
состоит из трёх стадий:
– начало первой стадии – проскакивание со дна чайника или любого другого сосуда, в котором вода доводится до кипения, крошечных пузырьков воздуха и появления на поверхности воды новых образований пузырьков. Постепенно количество таких пузырьков увеличивается.
– на второй стадии кипения воды
происходит массовый стремительный подъём пузырьков вверх, вызывающий сначала лёгкое помутнение воды, которое затем переходит в «побеление», при котором вода внешне напоминает струю родника. Это явление называется кипением белым ключом
и крайне непродолжительно.
– третья стадия сопровождается интенсивными процессами бурления воды, появления на поверхности крупных лопающихся пузырей и брызг. Большое количество брызг означает, что вода сильно перекипела.
Кстати, если Вы любите попить чайку, заваренного на чистой природной воде, то для этого можно сделать заказ, не выходя из дома, на сайте, к примеру: http://www.aqualeader.ru/. После чего компания по доставке воды привезет ее на дом.
Простые наблюдатели уже давно обратили внимание на тот факт, что все три стадии кипения воды сопровождаются различными звуками. Вода на первой стадии издаёт едва различимый тонкий звук. Во второй стадии звук переходит в шум, напоминающий гул пчелиного роя. На третьей стадии звуки кипящей воды теряют равномерность и становятся резкими и громкими, хаотически нарастая.
Все стадии кипения воды
легко проверяются опытом. Начав нагревать воду в открытой стеклянной ёмкости и периодически замеряя температуру, спустя краткий промежуток времени мы начнём наблюдать пузырьки, покрывающие дно и стенки ёмкости.
Давайте подробнее остановимся на пузырьке, возникающем около дна. Постепенно наращивая объём, пузырёк увеличивает и площадь соприкосновения с прогревающейся водой, которая ещё не достигла высокой температуры. В результате этого находящиеся внутри пузырька пар и воздух охлаждаются, вследствие чего давление их уменьшается, и тяжесть воды лопает пузырёк. Именно в этот момент вода издаёт характерный для закипания звук, возникающий из-за столкновений воды с дном ёмкости в тех местах, где лопаются пузырьки.
По мере приближения температуры в нижних слоях воды к 100 градусам Цельсия внутрипузырьковое давление уравнивается с давлением воды на них, в результате чего пузырьки постепенно расширяются. Увеличение объёма пузырьков приводи и к увеличению действия на них выталкивающей силы, под действием которой наиболее объёмные пузырьки отрываются от стенок ёмкости и стремительно поднимаются вверх. В том случае, если верхний слой воды ещё не достиг 100 градусов, то пузырёк, попадая в более холодную воду, теряет часть водяных паров, конденсирующихся и уходящих в воду. При этом пузырьки снова уменьшаются в размере и опускаются вниз под действием силы тяжести. Возле дна они снова набирают объём и поднимаются вверх, и именно эти изменения пузырьков в размерах создают характерный шум закипающей воды.
К моменту, когда весь объём воды достигает 100 градусов, поднимающиеся пузырьки уже не уменьшаются в размере, а лопаются на самой поверхности воды. При этом происходит выброс пара наружу, сопровождаемый характерным бульканьем – это означает, что вода кипит
. Температура, при которой жидкость достигает кипения, зависит от давления, которое испытывает её свободная поверхность. Чем больше это давление – тем большая требуется температура, и наоборот.
То, что вода закипает при 100 градусах Цельсия
– общеизвестный факт. Но стоит учесть, что такая температура справедлива только при условии нормального атмосферного давления (около 101 килопаскаля). С увеличением давления температура, при которой жидкость достигает кипения, тоже возрастает. К примеру, в кастрюлях-скороварках пища варится под давлением, приближающимся к 200 килопаскалям, при котором температура кипения воды составляет 120 градусов. В воде с такой температурой варение протекает гораздо быстрее, чем при обычной температуре кипения – отсюда и такое название кастрюли.
Соответственно, понижение давления понижает и температуру кипения воды. К примеру, жители горных районов, обитающие на высоте 3 километров, добиваются кипения воды быстрее жителей равнин – все стадии кипения воды происходят быстрее, поскольку для этого необходимо всего 90 градусов при давлении 70 килопаскалей. Но сварить, к примеру, куриное яйцо жители гор не могут, поскольку минимальная температура, при которой белок сворачивается – как раз 100 градусов Цельсия.
Каждый знает, что температура кипения воды при обычном атмосферном давлении (около 760 мм рт. ст.) составляет 100 °С. Но не всем известно, что вода может закипать при различной температуре. Точка закипания зависит от ряда факторов. Если срабатывают определенные условия, вода может закипеть и при +70 °С, и при +130 °С, и даже при 300 °С! Рассмотрим причины более подробно.
От чего зависит температура кипения воды?
Закипание воды в емкости происходит по определенному механизму. В процессе нагрева жидкости на стенках емкости, в которую она налита, появляются пузырьки воздуха. Внутри каждого пузырька находится пар. Температура пара в пузырьках изначально значительно выше нагреваемой воды. Но ее давление в этот период выше, чем внутри пузырьков. Пока вода не прогрелась, пар в пузырьках сжимается. Затем под воздействием внешнего давления пузырьки лопаются. Процесс длится до тех пор, пока температуры жидкости и пара в пузырьках не сравняются. Именно теперь шарики с паром могут подняться на поверхность. Вода начинает закипать. Далее процесс нагрева прекращается, так как излишки тепла выводятся паром наружу в атмосферу. Это термодинамическое равновесие. Вспомним физику: давление воды состоит из веса самой жидкости и давления воздуха над сосудом с водой. Таким образом, меняя один из двух параметров (давление жидкости в сосуде и давление атмосферы), можно изменить температуру закипания.
Какова температура кипения воды в горах?
В горах температура кипения жидкости постепенно падает. Это связано с тем, что атмосферное давление при восхождении на гору постепенно понижается. Чтобы вода закипела, давление в пузырьках, которые появляются в процессе нагрева воды, должно быть равным атмосферному. Поэтому с увеличением высоты в горах на каждые 300 м температура кипения воды снижается приблизительно на один градус. Такой кипяток не такой горячий, как кипящая жидкость на равнинной местности. На большой высоте сложно, а иногда и невозможно заварить чай. Зависимость кипения воды от давления выглядит таким образом:
Высота над уровнем моря | ||||||||
Температура закипания |
А в других условиях?
А какова температура кипения воды в вакууме? Вакуум представляет собой разреженную среду, в которой давление значительно ниже атмосферного. Температура кипения воды в разреженной среде также зависит от остаточного давления. При давлении в вакууме 0,001 атм. жидкость закипит при 6,7 °С. Обычно остаточное давление составляет около 0,004 атм., поэтому при таком давлении вода закипает при 30 °С. При увеличении давления в разреженной среде, температура кипения жидкости будет повышаться.
Почему в герметической емкости вода кипит при более высокой температуре?
В герметически закрытом сосуде температура кипения жидкости связана с давлением внутри емкости. В процессе нагрева происходит выделение пара, который оседает конденсатом на крышке и стенках сосуда. Таким образом, увеличивается давление внутри сосуда. Например, в скороварке давление достигает 1,04 атм., поэтому жидкость кипит в ней при 120 °С. Обычно в таких емкостях давление можно регулировать при помощи встроенных клапанов, следовательно, и температуру тоже.
Обычная вода закипает при 100 градусах — в справедливости этого утверждения мы не сомневаемся, а градусник легко это подтверждает. Однако есть люди, которые могут скептически улыбнуться, так как знают — вода не всегда и не везде кипит ровно при 100 градусах
.
А разве такое возможно? Да, возможно, но только при определенных условиях.
Сразу нужно сказать, что вода может закипать при температурах как ниже, так и выше +100 °С. Так что не стоит удивляться выражению «Вода вскипела при + 73 °С» или «Кипение воды началось при +130 °С» — обе эти ситуации не просто возможны, но и относительно легко осуществимы.
Но, чтобы понять, как достичь только что описанных эффектов, необходимо разобраться в механизме кипения воды и любых других жидкостей.
При нагреве жидкости у дна и на стенках сосуда начинают образовываться пузырьки, наполненные паром и воздухом. Однако температура окружающей воды слишком мала, отчего пар в пузырьках конденсируется и сжимается, а под давлением воды эти пузырьки лопаются. Данный процесс происходит до тех пор, пока весь объем жидкости не прогреется до температуры кипения
— в этот момент давление пара и воздуха внутри пузырей сравнивается с давлением воды. Такие пузырьки уже способны подняться к поверхности жидкости, выпустив там пар в атмосферу — это и есть кипение. Во время кипения температура жидкости больше не поднимается, так как наступает термодинамическое равновесие: сколько тепла потрачено на нагрев, столько же тепла и отводится паром с поверхности жидкости.
Ключевой момент в закипании воды и любой другой жидкости — равенство давления пара в пузырях и давления воды в сосуде. Из этого правила можно сделать простой вывод — жидкость может закипать при совершенно разных температурах, а добиться этого можно изменением давления жидкости. Как известно, давление в жидкостях складывается из двух составляющих — ее собственного веса и давления воздуха над ней. Получается, что снизить или повысить температуру кипения воды можно изменением атмосферного давления
либо давления внутри сосуда с подогреваемой жидкостью.
В действительности так и происходит. Например, в горах кипяток вовсе не так горяч, как на равнинах, — на высоте 3 км, где давление воздуха падает до 0,7 атмосферы, вода закипает уже при +89,5 градусов. А на Эвересте (высота — 8,8 км, давление — 0,3 атмосферы) вода закипает при температуре чуть больше +68 градусов. Да, приготовление пищи при таких температурах — дело весьма трудное, и если бы не специальные средства, то на таких высотах это было бы и вовсе невозможно.
Чтобы повысить температуру кипения, необходимо поднять давление атмосферы или хотя бы плотно закрыть сосуд с водой. Этот эффект используется в так называемых скороварках
— плотно закрытая крышка не дает выходить пару, из-за чего давление в ней повышается, а значит, растет и температура кипения. В частности, при давлении в 2 атмосферы вода закипает только при +120 градусах. А в паровых турбинах, где поддерживается давление в десятки атмосфер, вода не закипает и при +300-400 °С!
Однако существует еще одна возможность нагрева воды до больших температур без кипения. Замечено, что образование первых пузырьков начинается на шероховатостях сосуда, а также вокруг более или менее крупных частиц присутствующих в жидкости загрязнителей. Поэтому если нагревать абсолютно чистую жидкость в идеально отполированном сосуде
, то при нормальном атмосферном давлении можно заставить эту жидкость не вскипать при очень высоких температурах. Образуется так называемая перегретая жидкость
, отличающаяся крайней нестабильностью — достаточно минимального толчка или попадания пылинки, чтобы жидкость мгновенно вскипела (а на деле — буквально взорвалась) сразу во всем объеме.
Обычную воду при некоторых усилиях можно нагреть до +130 °С и она не вскипит. Для получения больших температур уже необходимо применение особого оборудования, но предел наступает при +300 °С — перегретая вода при такой температуре может существовать доли секунды, после чего происходит взрывоподобное вскипание
.
Интересно, что перегретую жидкость можно получить и иным способом — подогреть ее до относительно низких температур (чуть ниже +100 °С) и резко понизить давление в сосуде (например, поршнем). В этом случае также образуется перегретая жидкость, способная вскипеть при минимальном воздействии. Данный метод используется в пузырьковых камерах
, регистрирующих заряженные элементарные частицы. При пролете сквозь перегретую жидкость частица вызывает ее локальное вскипание, а внешне это отображается как возникновение трека (следа, тонкой черточки) из микроскопических пузырьков. Однако в пузырьковых камерах применяется отнюдь не вода, а различные сжиженные газы.
Итак, вода далеко не всегда закипает при +100 °С — все зависит от давления внешней среды или внутри сосуда. Поэтому в горах без специальных средств нельзя получить «нормальный» кипяток, а в котлах тепловых электростанций вода не кипит даже при +300 °С.
Кипение
— это процесс преобразования жидкости в состояние газа (пара). В жидкости появляются пузырьки пара или паровые полости. Пузырьки становятся больше, в тот момент, когда в них испаряется жидкость. Пар, находящийся в пузырьках превращается в газообразное состояние над жидкостью.
Под кипением понимается интенсивный переход жидкого состояния воды в пар. Переход состоит из преобразования пузырьков пара по всему объему жидкости при некоторой температуре.
В отличие от испарения, которое может протекать при любой температуре воды, такое парообразование как кипение, возможно только при соответствующей температуре. Такая температура называется температурой кипения.
Если нагревать воду в открытом стеклянном сосуде, можно заметить, что при увеличении температуры, вода начинает покрываться маленькими пузырьками. Такие пузырьки образуются вследствие расширения маленьких пузырьков воздуха, которые существуют в микротрещинах сосуда.
Пар, находящийся внутри пузырьков является насыщенным. При повышении температуры, давление насыщенных паров увеличивается. Вследствие этого пузырьки изменяются в размере. После увеличения объема пузырьков, возрастает и действующая на них архимедова сила. При воздействии такой силы пузырьки начинают стремиться к поверхности воды. Если верхний слой не успел прогреться до температуры кипения, то есть до ста градусов Цельсия, часть водяного пара охлаждается и спускается вниз. Пузырьки изменяются в размере, а сила тяжести заставляет их спуститься ниже. Спустившись ниже в более горячие слои воды, они начинают снова подниматься к поверхности. Так как пузырьки увеличиваются и уменьшаются в размерах, внутри воды появляются звуковые волны. Поэтому вода, которая начинает закипать издает характерный шум.
После того когда вся вода достигает температуры 100 градусов, пузырьки достигшие поверхности перестают уменьшаться в размерах. Они начинают лопаться после того как достигают поверхности воды. Из воды начинает выступать водяной пар. Вода издает специфический звук.
В момент кипения, температура жидкости и пара не изменяется. Она остается в одном состоянии, пока вся жидкость не испарится. Это происходит по той причине, что вся энергия расходуется на превращение воды в пар.
Температура, при которой вода начинает кипеть, называется температурой кипения.
Температура кипения напрямую зависит от давления, которое оказывается на поверхность жидкости. Это объясняет зависимостью давления насыщенного пара от температуры. Пузырьки пара постоянно растут. Рост продолжается до тех пор, пока давление насыщенного пара внутри него не будет превосходить давление жидкости. Такое давление складывается из внешнего давления и гидростатического давления жидкости.
Если внешнее давление увеличивается, значит, температура кипения также будет увеличиваться!
Каждый взрослый человек знает, что вода начинает кипеть при температуре равной сто градусов Цельсия. Необходимо помнить, что такая температура кипения будет при нормальном атмосферном давлении, которое равно 101 кПа. Если давление будет увеличиваться, температура кипения изменится.
При уменьшении внешнего атмосферного давления, температура кипения уменьшится. В горной местности вода закипает при температуре равной девяносто градусов. Поэтому людям, которые проживают на данной территории необходимо больше времени, чтобы приготовить пищу. Жители равнины смогут приготовить еду значительно быстрее. При низкой температуре кипения невозможно сварить обычное яйцо, так как белок не может свернуться, если температура ниже 100 градусов.
Каждая жидкость имеет собственную температуру кипения, которая зависит от давления насыщения пара. При повышении давления насыщения пара, температура кипения уменьшается.
Закипание воды это достаточно сложный процесс, который состоит из четырех различных стадий, который отличаются друг от друга:
- На первой стадии, маленькие пузырьки воздуха поднимаются со дна емкости, а также появляется группа пузырьков на стенках емкости.
- На второй стадии кипения происходит увеличение объема пузырьков. Со временем, количество пузырьков, возникающих в воде и стремящихся к поверхности, начинает возрастать. На данной стадии вода начинает издавать мало заметный шум.
- На третьей стадии начинается массовый подъем пузырьков, которые вызывают легкое помутнение воды, а через некоторый промежуток времени «побеление» воды. Такое действие напоминает родник, в котором протекает быстрый поток воды. Такое кипение называется «белым ключом». Такая стадия достаточно короткая. Что касается звука, то он становится похож на звук издаваемый роем пчел.
- На четвертой стадии происходит интенсивное бурление жидкости. На поверхности воды появляется большое количество крупных пузырей, которые начинаю лопаться. Через несколько минут вода начинает брызгаться. Появление брызг характеризует сильно перекипевшую воду. Звук становится резким, равномерность прекращается. Шум напоминает взбесившихся пчел, которые летят друг на друга.
- Как происходит процесс кипения воды?
- Температура пара при кипении воды
- Температура кипения соленой воды
- Температура кипения воды в вакууме при различном давлении
- Температура кипения воды в вакууме
- Температура кипения воды в чайнике
- Температура кипения воды в горах
- Температуры кипения воды на разных высотах
- Температура кипения дистиллированной воды
- Удельная теплота кипения воды
Как происходит процесс кипения воды? ^
Кипение воды является сложным процессом, который происходит в четыре стадии
. Рассмотрим пример кипения воды в открытом стеклянном сосуде.
На первой стадии
кипения воды на дне сосуда появляются небольшие пузырьки воздуха, которые также можно заметить и на поверхности воды по бокам.
Эти пузырьки образуются в результате расширения небольших пузырей воздуха, которые находятся в мелких трещинах сосуда.
На второй стадии
наблюдается увеличение объема пузырьков: все больше пузырьков воздуха рвется на поверхность. Внутри пузырьков находится насыщенный пар.
Как только повышается температура, возрастает давление насыщенных пузырьков, в результате чего они увеличиваются в размере. Как следствие, повышается действующая на пузыри архимедова сила.
Именно благодаря этой силе пузырьки стремятся к поверхности воды. Если верхний слой воды не успел прогреться до 100 градусов С
(а это и есть температура кипения чистой воды без примесей), то пузырьки опускаются вниз в более горячие слои, после чего они снова устремляются назад на поверхность.
Пар – это газообразное состояние воды. Когда пар поступает в воздух, то он, как и другие газы, оказывает на него определенное давление.
В процессе парообразования величина температуры пара и воды будет оставаться постоянной до тех пор, пока не испарится вся вода.
Такое явление объясняется тем, что вся энергия (температура) направлена на превращение воды в пар.
В данном случае образуется сухой насыщенный пар. Высокодисперсные частицы жидкой фазы в таком паре отсутствуют. Также пар может быть насыщенным влажным и перегретым
.
Насыщенный пар с содержанием взвешенных высокодисперсных частиц жидкой фазы
, которые равномерно распределены по всей массе пара, называется влажным насыщенным паром
.
В начале закипания воды образуется именно такой пар, который затем переходит в сухой насыщенный. Пар, температура которого больше температуры кипящей воды, а точнее перегретый пар, можно получить только с использованием специального оборудования.
Температура кипения соленой воды превышает температуру кипения пресной воды
. Как следствие соленая вода закипает позднее пресной
. В соленой воде присутствуют ионы Na+ и Cl-, которые занимают определенную область между молекулами воды.
В соленой воде молекулы воды присоединяются к ионам соли – данные процесс имеет название «гидратация». Связь между молекулами воды значительно слабее связи, образовавшейся в процессе гидратации.
На закипание воды с растворенной солью потребуется больше энергии, в качестве которой в данном случае выступает температура.
По мере увеличения температуры молекулы в соленой воде начинаются двигаться быстрее, но при этом их становится меньше, ввиду чего они сталкиваются реже. В результате образуется меньше пара, давление которого ниже, нежели у пара пресной воды.
Для того чтобы в соленой воде давление стало выше атмосферного и начался процесс кипения, необходима более высокая температура. При добавлении 60 граммов соли в воду объемом 1 литр температура кипения увеличится на 10 С.
Кипяток – вода, доведенная до температуры кипения.
Как правило, для получения кипятка используются чайники. Остывшая вода, прежде доведенная до кипения, называется кипяченой.
В процессе кипения воды обильно выделяется пар. Процесс парообразования сопровождается выделением из состава жидкости свободных молекул кислорода. Чистая пресная вода закипает в чайнике при температуре 100 градусов С.
В кипятке погибает большинство болезнетворных бактерий за счет длительного воздействия высокой температуры на воду.
При кипении из солей, содержащихся в жесткой воде, образуется осадок, который известен нам как накипь
.
Обычно кипяченую воду применяют для заваривания кофе и чая, а также для дезинфекции овощей и фруктов и т.д.
Кстати, а вы знаете, какой состав у морской воды? Об этом можно прочитать в статье:
http://pro8odu.ru/vidy-vody/seawater/pochemu-nelzya-pit-morskuyu-vodu.html, это очень интересно!
Температура кипения воды в горах ^
Как уже упоминалось выше, величина температуры кипения воды напрямую зависит от внешнего давления.
Высота над уровнем моря (метры) | Температура закипания воды (0 С) |
Данные показатели могут меняться, если в состав воды входят примеси. При наличии нелетучих примесей температура кипения воды будет увеличиваться.
Удельная теплота кипения воды
или парообразования – это физическая величина, отражающая количество теплоты, необходимое для превращения 1 л кипящей воды в пар.
Процесс кипения воды, как и любого другого вещества, происходит с поглощением теплоты. Значительная часть проводимой теплоты необходима для разрыва связей между молекулами воды.
Другая часть теплоты расходуется на процессы, происходящие при расширении пара. В результате поглощения теплоты увеличивается энергия взаимодействия между частицами пара.
Эта энергия становится больше энергии взаимодействия молекул воды. Таким образом, при одинаковой температуре внутренняя энергия пара становится выше внутренней энергии жидкости.
Единица удельной теплоты парообразования в системе СИ: [ L] = 1 Дж/кг.
Удельная теплота испарения воды равна 2260 кДж/кг.
Небольшое видео — измерение температуры кипения воды:
При какой температуре вода закипает?
При кипячении воды в кастрюле в первую очередь нагревается е дно и стенки, здесь образуются пузырьки с водяным паром. В них температура заметно выше, нежели в остальной жидкости. Только до некоторого момента давление воды на эти пузырьки не позволяет им вырваться наружу и пар сжимается. Так продолжается пока не сравняется температура пара и основной массы жидкости. Только тогда пузырьки могут всплывать, начинается бурление воды. Это так называемый белый ключ
, первая фаза кипения.
Обычно воде достаточно нагреться до 100 градусов Цельсия, чтобы закипеть.
Если подниматься вверх, то на каждые триста метров подъма температура закипания воды уменьшается на 1 градус.
Альпинисты даже жалуются, что высоко в горах у них чай толком не заваривается. На высоте 6 километров вода кипит уже при 80 градусах.
Если атмосфера давления нормальная, то вода закипит при 100 градусов Цельсия. Ну а если атмосферная давления большая то и градус кипения тоже будет большим. Например в Ереване вода кипит около при 96 градусов.
Температура кипения или точка кипения — температура, при которой происходит кипение жидкости,которая находящейся под постоянным давлением. Температура кипения соответствует температуре насыщенного пара над плоской поверхностью кипящей жидкости. Что из себя представляет кипение мы разобрались,а при какой температуре закипает вода? Казалось очевиден -вода кипит при 100С,но это правило работает лишь при нормальном атмосферном давлении то есть 760 мм ртутного столба.А например высоко в горах, где давление не достигает до 760мм ртутного столба вода закипает не достигнув 100 С.И вода может не кипеть достигнув 100 С,но при условии что эта вода необыкновенно чистая, лишенная каких бы то ни было примесей.
Более или менее чистая вода при нормальном атмосферном давлении закипает при температуре 100 градусов Цельсия (212 градусов по Фаренгейту). Именно эта температура является температурной границей между жидким и газообразным состояниями воды.
Вода закипает при температуре, при которой давление насыщенных паров воды равно внешнему давлению. Поэтому при нормальном атмосферном давлении она закипает при 100 град. Цельсия, и по фигу сколько снаружи градусов. Важно именно давление, а не температура внешней среды. И при нуле градусов вода кипит не в вакууме, а при двлении выше вакуума — несколько мм рт. ст.
Чем выше внешнее давление, тем при большей температуре вода кипит. Но при температуре выше 374 град. уже никакого давления не хватит, чтоб предотвратить е кипение: эта температура называется критической. При такой температуре (и выше) вода уже не может находиться в жидком состоянии.
Вода закипает при нормальных условиях (температура окружающей среды 20 градусов цельсия, давление около 745-760 миллиметров ртутного столба)при достижении температуры 100 градусов цельсия. Температуры кипения воды зависит от давления, так например высоко в горах температура кипения воды гораздо ниже, а в скороварке составляет 120 градусов цельсия. Это все из за разницы в давлении.
При нормальном атмосферном давлении, которым считается давление, равное 760 мм. ртутного столба (Р = 760 мм. рт. ст.), то в этом случае вода должна закипать и закипает при температуре, равной сто градусов по Цельсию.
Общеизвестно и то, что цифры эти (температура кипения воды) уменьшаются, соотвественно, при снижении атмосферного давления. На вершинах гор (наприер, того же Эвереста) вода закипает уже при температуре 70 градусов. И наоборот — чем выше давление, тем выше/больше температура кипения воды.
Почему кипящая вода издает шум, а затем становится тише?
Сегодняшняя серия животрепещущих вопросов, мои умные ответы и реальная сделка:
Вопрос: Вы знаете, как когда горшок с водой начинает закипать, он «поет» и издает звук, который становится громче по мере приближения воды температура кипения, затем становится мягче (ниже) в объеме, когда она начинает кипеть? Что вызывает шум? И почему он уходит при закипании?
Мой ответ: Как человек по имени Бойл, я думаю, что меня вдохновил этот вопрос.Много шуток про «кипение» на протяжении многих лет, ребята. Много …
Реальный ответ: Честно говоря, я никогда не задумывался об этом, но это интересная тема.
«В том, что на самом деле происходит, есть удивительная сложность», — сообщил по электронной почте Кайл Хесс, координатор лаборатории общей химии Университета Западной Каролины.
Пристегнитесь, потому что это немного сложно. Имея это в виду, Гесс давал как короткие, так и длинные ответы. Бонусные баллы, если вы прочтете и сложную.
Последний ответ Мужчина: Микропластики в местной воде? Во Французской Широкой?
«(относительно) короткий ответ: если мы говорим ТОЛЬКО о шуме, он обычно достигает пика при средней температуре воды 70 градусов по Цельсию (158 градусов по Фаренгейту), и это в основном вызвано размером пузырьков водяного пара. (которые становятся больше при более высоких температурах), образующиеся на дне кастрюли / чайника, и разница в температуре между водой, касающейся горячей поверхности кастрюли, и водой над этой поверхностью », — сказал Хесс.
Уже есть у нас?
«Вода закипает снизу вверх, и более мелкие и горячие пузырьки, содержащие пар на дне кастрюли, сжимаются более холодной водой наверху, в результате чего они быстро лопаются на дне кастрюли и производят шум, который слышал, — продолжил Гесс. «Поскольку температура всей воды продолжает повышаться, эти пузырьки пара могут расширяться при меньшем сжатии, и в конечном итоге эти пузырьки пара могут подниматься на поверхность и лопаться там, что приводит к изменению высоты звука и интенсивности, которые слышится при катящемся фурункуле.
Мы все можем сожалеть об этом, но давайте перейдем к более подробному ответу.
«При первом кипячении воды нагревательный элемент и кастрюля / чайник нагреваются очень быстро как хорошие проводники тепла, но передача тепла воде замедляется. медленнее и менее эффективно, — сказал Хесс. — Источник теплопередачи к воде (в данном случае преимущественно нагревательный элемент на дне и, в меньшей степени, на дне и стенках кастрюли) заставляет воду нагреваться от со временем снизу вверх, в результате чего вода на дне кастрюли становится более горячей, а наверху — более прохладной.Когда вода нагревается, в кастрюле появляются пузырьки двух типов ».
Эй, мы на этой глубине. Пусть Гесс опишет несколько пузырей. Два типа пузырьков:
» 1. Большие пузырьки, которые появляются, медленно поднимаются к вершине и лопаются, на самом деле вовсе не водяной пар. Точно так же, как ионы металлов могут быть в «жесткой воде», также очень часто встречаются газы, растворенные в воде. Чаще всего это азот и кислород, что отражается в составе нашей атмосферы, но есть и другие инертные газы.Эти газы становятся менее растворимыми в воде при повышении температуры, а это означает, что по мере нагревания воды газ начинает выходить из нее, в результате чего появляются большие пузырьки, которые наблюдаются еще до того, как вода фактически начинает кипеть.
«2. Есть также более мелкие пузырьки, которые начинают появляться на дне кастрюли, и это результат того, что вода достигает точки кипения на поверхности кастрюли, но задерживается под более холодной водой, которая находится наверху. Эти пузырьки пара имеют тенденцию быть более быстрыми и обычно быстро лопаются на дне кастрюли при более низких температурах.«
Последний тип пузыря, — сказал Хесс, — это то, что обычно вызывает описанный шум».
Я слишком многому здесь научился, но у Гесса было кое-что действительно хорошее о горшках, которые мы используем каждый день, и их безопасность.
Другой недавний ответчик: 1000 долларов за поездку на машине скорой помощи? Пыль от сноса памятника Вэнсу?
«Большинство кастрюль и чайников имеют« щетку »или текстуру на дне, чтобы способствовать образованию пузырьков пара, — сказал он. отмечая, что они называются «центрами зарождения».«
Почему они сделаны именно так?
» Ответ заключается в том, что это проблема безопасности — гладкие поверхности могут вызвать повышение температуры воды до температуры кипения, не позволяя воде уйти в виде газа, и результат может быть внезапным и — резкое преобразование горячей воды в горячий пар, что может вызвать разбрызгивание горячей воды и вызвать ожоги или даже вызвать движение кастрюли и вибрацию, что может привести к разливу », — сказал Хесс.
Затем он вернулся к пузырькам пара.
» Когда существует такой температурный градиент, что вода на дне кастрюли достигает точки кипения, а вода наверху холоднее, на поверхности кастрюли образуются пузырьки пара, но они, кажется, быстро лопаются », — сказал Хесс.«Они делают это, потому что эти пузырьки пара встречаются с более холодной водой над (и в меньшей степени вокруг) пузырьками, которые сжимают их, заставляя их лопнуть на дне кастрюли».
«В точке, где многие из этих пузырей образуются и быстро лопаются, вы начинаете слышать постоянный звон пузырей, лопающихся о дно горшка», — продолжил Хесс. «Однако по мере того, как вода над поверхностью нагрева становится более горячей, молекулы воды начинают двигаться быстрее, что позволяет пузырькам пара увеличиваться в размерах, прежде чем лопнуть на дно кастрюли, вызывая изменение слышимого звука.»
Да, он продолжил еще немного, и ускользнул от бессовестной каламбура.
Подробнее: Почему не больше крошечных домов в Эшвилле, Банкомб?
» В конце концов, пузыри пара перестают лопаться на дне кастрюли. , и начинают подниматься в кипящей воде, позволяя им лопаться в основном на поверхности (но иногда между дном и верхом воды), — сказал Гесс. — К чему все это сводится (если вы простите за каламбур), состоит в том, что пузырьки пара больше не лопаются на дне кастрюли, что в целом делает звук взрыва НАМНОГО тише, так как звуковые всплески теперь смягчаются водой и воздухом, а не более резким и непрекращающимся звуком, вызываемым разрывами, ударяющими по твердому телу. .«
Получил все это? Уверен, мой мозг просто вскипел.
Это мнение Джона Бойла. Чтобы задать вопрос, свяжитесь с ним по телефону 232-5847 или [email protected]
Boil Water Ответная информация для специалиста в области общественного здравоохранения
Приказы и уведомления о кипячении воды часто используются учреждениями здравоохранения и предприятиями питьевого водоснабжения в ответ на условия, которые создают возможность биологического заражения питьевой воды. Общие причины реакции кипения воды включают потерю давления в распределительной системе, нарушение дезинфекции и другие неожиданные проблемы с качеством воды.Часто это происходит в результате других событий, таких как прорывы ватерлинии, сбои в очистке, отключения электроэнергии, наводнения и другие суровые погодные условия.
Стандартная рекомендация для кипящей воды — ПОЛНЫЙ РОЛИКАТОР на ОДНУ МИНУТУ и ОХЛАЖДЕНИЕ ПЕРЕД ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ . Термин «вращающееся кипение» облегчает общение и обеспечивает достижение эффективной температуры пастеризации для уничтожения или инактивации переносимых водой патогенов. Некоторые агентства рекомендуют кипячение в течение более длительных периодов времени, но это дополнительное время не обязательно и может вызвать ненужную потребность в энергии и повысить безопасность.
Поскольку некоторые пользователи (например, люди с ослабленным иммунитетом) могут быть более восприимчивыми к болезням, вызываемым патогенами, передающимися через воду, должностным лицам общественного здравоохранения необходимо быстро реагировать для решения потенциальных проблем с качеством воды. Однако должностные лица общественного здравоохранения также должны осознавать, что необоснованно тревожат население, вызывая неоправданные экономические потрясения и разрушая общественное мнение о безопасной водопроводной воде. По возможности следует использовать альтернативные методы решения проблем, связанных с качеством воды, такие как изоляция проблемной воды и открытие соединений с соседними системами, чтобы избежать ненужных реакций кипячения воды.Более конкретные указания относительно этих шагов и того, когда может потребоваться реакция кипячения, приведены в инструкциях и правилах Департамента.
Реакция кипячения НЕ подходит при наличии химического загрязнения. Это может увеличить воздействие химических веществ, таких как нитраты и растворители, из-за концентрации в кипяченой воде или улетучивания в зону дыхания. Кипячение воды также НЕ подходит для устранения грубых загрязнений (например, неочищенные сточные воды или высокая мутность), когда твердые частицы могут снизить эффективность кипячения.В этих условиях необходимо использовать альтернативные источники воды.
ВОДНЫЕ ЗАБОЛЕВАТЕЛИ
Существует множество болезнетворных организмов, которым потребители могут подвергнуться при проглатывании и контакте с зараженной питьевой водой. Наиболее распространенные патогены, которые можно найти в питьевой воде, следующие:
Простейшие: Простейшие — это микроорганизмы, которые могут жить в животных, людях и окружающей среде. Многие простейшие имеют стадии жизненного цикла, которые включают цисты и ооцисты.Цисты и ооцисты обычно устойчивы к нормальному уровню остаточного хлора, но их легче дезактивировать с помощью ультрафиолетовой (УФ) дезинфекции. Большинство простейших, включая стадии цисты и ооцисты, будут удалены с помощью устройств для фильтрации воды, способных удалять частицы размером 1 микрон (т. Е. Микрофильтрация). В штате Нью-Йорк о заболеваниях, вызываемых видами Giardia, Cryptosporidium, и амебами, необходимо сообщать в Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк.
Бактерии: Бактерии обычно уничтожаются нормальным остаточным уровнем хлора.Большинство бактерий будет удалено с помощью микрофильтрации («<» 1 микрон), и большинство из них будет эффективно дезактивировано ультрафиолетовой (УФ) дезинфекцией, хотя для некоторых видов могут потребоваться повышенные дозы УФ-излучения. Споры бактерий могут быть устойчивы к нормальным уровням дезинфицирующего средства хлора, а некоторые - к УФ-излучению. Мелкие бактерии и споры могут проходить через фильтры на уровне микрофильтрации. Бактерии, которые могут вызывать заболевания, передающиеся через воду, включают Escherichia coli; и виды Salmonella, Vibrio, Shigella, и Camphylobacter.
Вирусы: Вирусы быстро инактивируются нормальным остаточным уровнем хлора. Но их небольшой размер, обычно менее 0,01 мкм, позволяет вирусам проходить через фильтры размером 1 мкм. Кроме того, некоторые вирусы устойчивы к инактивации под воздействием УФ-излучения. Следовательно, обычная фильтрация воды и УФ-дезинфекция могут не обеспечить адекватного лечения от вирусов, а вирусы обычно контролируются с помощью химической дезинфекции. Вирусы, которые могут вызывать заболевания, передающиеся через воду, включают: гепатит , A, аденовирусы, , гепатит E, энтеровирусы (включая вирусы полиомиелита, эха и Коксаки), ротавирусы и калицивирусы.
КИПЕНИЕ И ПАСТЕРИЗАЦИЯ
Кипящая вода убивает или инактивирует вирусы, бактерии, простейшие и другие патогены за счет использования тепла для повреждения структурных компонентов и нарушения основных жизненных процессов (например, денатурации белков). Варка — это не стерилизация, а точнее пастеризация. Стерилизация убивает все присутствующие организмы, а пастеризация убивает те организмы, которые могут причинить вред человеку. Приготовление пищи — это тоже форма пастеризации.Для того, чтобы пастеризация была эффективной, воду или пищу необходимо нагреть, по крайней мере, до температуры пастеризации для рассматриваемых организмов и выдерживать при этой температуре в течение заданного интервала.
Эффективность пастеризации напрямую зависит от температуры и времени. Молоко обычно пастеризуют при 149 ° F / 65 ° C в течение 30 секунд или 280 ° F / 138 ° C в течение как минимум двух секунд. Исследование эффективности пастеризации молока, намеренно зараженного Cryptosporidium , показало, что пять секунд нагревания при 161 ° F / 72 ° C сделали ооцисты неинфекционными.
Хотя некоторые бактериальные споры, обычно не связанные с болезнями, передающимися через воду, способны выжить в условиях кипячения (например, споры клостридий и бацилл), исследования показывают, что патогены, передающиеся через воду, инактивируются или убиваются при температурах ниже кипения (212 ° F или 100 ° C). . Сообщается, что в воде пастеризация начинается при температуре 131 ° F / 55 ° C для цист простейших. Аналогичным образом сообщается, что одна минута нагревания до 162/72 ° C и две минуты нагревания до 144/62 ° C сделают ооцисты Cryptosporidium неинфекционными.Другие исследования сообщают, что вода, пастеризованная при температуре 150 ° F / 65 ° C в течение 20 минут, убивает или инактивирует те организмы, которые могут причинить вред людям. К ним относятся: Giardia, Cryptosporidium, Endameba, яйца глистов, Vibrio cholera, Shigella, Salmonella бактерии, вызывающие брюшной тиф, энтеротоксогенные штаммы E. coli, гепатит A и ротавирусы. Также сообщается, что 99,999% уничтожение переносимых водой микроорганизмов может быть достигнуто при 149 ° F / 65 ° C за пять минут воздействия.
Вода будет кипеть при разных температурах в разных условиях (например, при более низких температурах на больших высотах, более высоких температурах в сосудах под давлением), однако эти различия не являются существенным фактором для реакции кипения воды. Вода в открытом сосуде будет кипеть при температуре около 212 ° F / 100 ° C в Нью-Йорке. Даже на вершине Mt. Марси, штат Нью-Йорк, где высота над уровнем моря превышает одну милю, вода кипит при температуре около 203 ° F / 95 ° C и подходит для дезинфекции воды.
ХИМИЧЕСКАЯ ДЕЗИНФЕКЦИЯ
В случаях, когда кипячение воды невозможно или практически невозможно, а альтернативные источники воды недоступны, химическая дезинфекция может быть реальной заменой.Химическая дезинфекция может быть подходящей, когда кипячение невозможно из-за перебоев в подаче электроэнергии, а также является подходящим способом подготовки воды для использования без приема внутрь, например, для мытья посуды и личной гигиены. Однако химическая дезинфекция сама по себе может быть не такой эффективной, как кипячение, для борьбы с патогенами, поскольку некоторые простейшие, такие как Cryptosporidium в форме цисты, устойчивы к дезинфицирующим средствам на основе хлора и йода.
Не следует полагаться на химическую дезинфекцию для получения воды для приема внутрь, когда могут присутствовать высокие уровни загрязнения или высокие уровни простейших или мутность (например,г. загрязнение неочищенных сточных вод). В этих условиях необходимо использовать альтернативные источники для любой воды, которую нужно проглатывать или использовать при приготовлении пищи.
Некоторые химические дезинфицирующие средства легко доступны в виде бытовой химии (например, обычный хлорсодержащий отбеливатель без запаха) или в аптеках и магазинах на открытом воздухе (например, настойка йода). Химическую дезинфекцию можно выполнить на месте, добавив определенное количество химического вещества в каждый галлон сомнительной воды и дав воде отстояться в течение достаточного периода контакта перед использованием.Если вода очень холодная, ее следует сначала нагреть или увеличить время контакта. Чтобы уменьшить вкус и запах химических дезинфицирующих средств, воду можно аэрировать по истечении времени контакта, проливая ее туда и обратно между парой чистых контейнеров.
Методы дезинфекции с использованием обычной бытовой химии можно найти в разделе «Дезинфекция водопроводной воды». Для дезинфекции отбеливателем следует использовать обычный отбеливатель без запаха. Не следует использовать отбеливатель с запахом, без брызг или брызг из-за добавок в отбеливатель.Кроме того, обычный отбеливатель без запаха Clorox сертифицирован в соответствии со стандартом 60 Национального фонда санитарии (NSF), который регулирует качество и чистоту химикатов, используемых для питьевой воды.
ПРИБОРЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ
Многие устройства для очистки воды доступны для использования в домах и коммерческих зданиях, но некоторые из них можно считать эффективными для удаления патогенов. Многие из этих устройств практически не действуют на болезнетворные микроорганизмы. Неправильно обслуживаемое или игнорируемое устройство очистки может фактически добавить биологическое загрязнение в воду, которая проходит через него.
Нецелесообразно оценивать все доступные системы очистки из-за огромного количества доступных на рынке и патентованного характера некоторых процессов. Следующая информация предоставляется в качестве общего обзора для специалистов общественного здравоохранения.
Установки очистки на месте использования производятся и устанавливаются для очистки воды для использования в одном месте. Типичными устройствами в местах использования являются кухонные устройства, которые обрабатывают только воду, которая выходит из кухонного крана, или воду, подаваемую в ближайший льдогенератор.Существуют также ручные очистные сооружения, такие как кувшины для воды с небольшой встроенной фильтрацией или угольный блок. Установленные на кухне устройства не будут влиять на потенциальное воздействие загрязнителей воды из раковин, душевых, наружных кранов и т. Д. Часто системы очистки устанавливаются на части водопровода здания, например устройство для смягчения воды на стороне горячей воды, и они также считаются местами использования. Конкретные виды лечения обсуждаются ниже.
Установки очистки на входе применяются там, где вода поступает в жилые или коммерческие здания, и устанавливаются для очистки всей воды, используемой в этом месте.Конкретные виды лечения обсуждаются ниже.
Умягчители воды и ионообменные устройства — Умягчители воды и другие ионообменные устройства неэффективны для удаления патогенных микроорганизмов и никогда не должны использоваться вместо дезинфекции путем кипячения.
Установки для очистки от углерода — Обработка с помощью углерода обеспечивает эффективное удаление многих химикатов, но неэффективна для удаления патогенных микроорганизмов и не должна использоваться вместо дезинфекции путем кипячения.В частности, неправильно обслуживаемые углеродные элементы могут фактически увеличить биологическое загрязнение воды, которая проходит через них.
Аэраторы — Установки аэрации и окисления часто используются в домах для обработки воды с неприятным вкусом и запахом, например, соединений серы и хлора, а также для контроля нежелательных минералов, таких как железо и марганец. Аэраторы также используются для удаления радона. Они не обеспечивают борьбы с болезнетворными микроорганизмами и никогда не должны использоваться вместо дезинфекции кипячением.
Фильтрация зеленого песка — Установки зеленого песка — это устройства химической обработки, предназначенные для удаления неорганических химикатов путем окисления. Хотя эти устройства называются «фильтрами» и имеют песчаную среду, они не могут использоваться для удаления патогенных микроорганизмов и никогда не должны использоваться вместо дезинфекции кипячением.
Физическая / механическая фильтрация — Физическая фильтрация может эффективно удалять патогенные микроорганизмы и широко используется для этой цели на предприятиях водоснабжения.Обратный осмос — это форма фильтрации, в которой используются специальные мембраны, о которых говорится ниже.
Многие устройства для фильтрации воды предназначены для использования в жилых и коммерческих зданиях. В большинстве доступных фильтровальных блоков используются сменные фильтрующие картриджи или мешки, а в некоторых используются мембраны. Способность фильтра удалять патогенные микроорганизмы напрямую зависит от размера пор в фильтрующем материале, качества устройства, а также от эксплуатации и технического обслуживания устройства. Фильтры, рассчитанные на удаление частиц размером один микрон (a.к.а. микрометра, или 10-6 метров) или меньше в диаметре, часто называют микрофильтрами. Фильтры такого размера могут удалить большинство патогенов, переносимых водой (простейшие и большинство бактерий), однако вирусы намного меньше одного микрона и не могут быть должным образом удалены с помощью микрофильтров.
В общественных системах водоснабжения, в которых используются картриджные фильтры в штате Нью-Йорк, используются картриджи, рассчитанные на один микрон абсолюта от сторонних поставщиков, и часто используется дезинфицирующее средство с хлором для инактивации вирусов.Абсолютный рейтинг означает, что фильтр удаляет 99,99% твердых частиц для номинального размера, а сертификация сторонним поставщиком (например, NSF, WQA или UL) на этот уровень производительности повышает надежность работы, а также качество оборудование и материалы. Номинальный рейтинг картриджей или другие критерии рейтинга, предоставляемые производителями, различаются от каждого производителя и часто не соответствуют этому стандарту.
Обратный осмос — Обратный осмос (RO) — это форма фильтрации, при которой вода под давлением пропускается через специальную мембрану.Поры в мембранах имеют такой размер, что молекулы воды проходят, но все частицы, а также более крупные молекулы удаляются. Фильтры этого типа часто оценивают по размеру молекул, а не по микронам. Установка обратного осмоса способна удалять все патогенные микроорганизмы, передающиеся через воду, и может считаться приемлемым заменителем дезинфекции путем кипячения, если она сертифицирована в соответствии со стандартом ANSI / NSF 058 для «Удаление кисты», и находится под контролем и находится под контролем сертифицированной системы очистки воды оператор установки или квалифицированный нефролог (т.е. техник диализа). Однако, поскольку установки обратного осмоса склонны к засорению при повышенных уровнях мутности, непрерывная работа во время кипения воды может быть затруднена без соответствующей предварительной обработки.
Следует отметить, что большинство установок обратного осмоса также оснащены угольными фильтрами предварительной очистки для защиты мембран от хлора и крупных твердых частиц.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА
Заблаговременная подготовка является ключом к эффективному осуществлению мер реагирования на кипячение воды в качестве меры защиты здоровья населения.Чтобы помочь в этом, Бюро охраны водоснабжения подготовило серию контрольных списков и часто задаваемых вопросов (FAQ), в которых рассматриваются проблемы, возникающие при закипании воды. Эти документы были подготовлены для различных целевых аудиторий и должны использоваться персоналом общественного здравоохранения для ответов на вопросы и в качестве информационных раздаточных материалов для общественности. У некоторых потребителей воды будут проблемы, которые рассматриваются более чем в одном из этих часто задаваемых вопросов (например, больницы, которые также являются предприятиями общественного питания).
Другие дополнительные средства подготовки, которые могут помочь как коммунальным службам, так и специалистам общественного здравоохранения обеспечить эффективное выполнение мер по ликвидации вскипания, включают:
- Точная идентификация и отображение зон обслуживания
- Предварительная идентификация критически важных пользователей (например, больницы, школы, детские сады, дома престарелых / дома престарелых, медицинские кабинеты)
- Контактная информация для критически важных пользователей (действительна в нерабочее время / 24 часа в сутки)
- Контактная информация для государственных СМИ (радио, газета, телевидение)
- Контакты аварийной системы водоснабжения (действительны в нерабочее время / 24 часа в сутки)
- Актуальные планы аварийного реагирования на водоснабжение
- Контактная информация сертифицированных навалочных грузовиков в этом районе
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ВОДЫ
Кипячение — самый надежный метод дезинфекции питьевой воды, который может использовать население, и он должен быть первым вариантом дезинфекции на месте.Однако кипячение воды не всегда возможно или практично. Отключение электроэнергии может привести к тому, что потребители не смогут кипятить, а кипячение может оказаться непрактичным для удовлетворения некоторых потребностей в воде. Если потребности критичны и не могут быть прекращены, могут потребоваться альтернативные источники воды или другие методы дезинфекции. Как правило, воду, используемую населением для питья и приготовления пищи во время события кипячения воды, следует получать в следующем порядке предпочтения, в зависимости от масштаба пораженной территории и конкретных условий происшествия:
- Кипяченая (а затем охлажденная) водопроводная вода
- Вода в бутылках (сертифицирована для распространения в Нью-Йорке)
- Альтернативное коммунальное водоснабжение (вода из другого коммунального водопровода, не работающего в соответствии с уведомлением о кипячении)
- Налив воды из водопровода или аварийной службы
- Вода химически дезинфицированная на месте
Придорожные источники не являются надежным источником безопасной питьевой воды, поскольку за ними редко следят, и никто не отвечает за их безопасность.Придорожную родниковую воду, которую используют для питья или приготовления пищи, перед употреблением необходимо прокипятить (а затем охладить).
Химическая дезинфекция имеет ограниченную эффективность и не подходит для очень мутной (мутной) воды или там, где могут присутствовать неочищенные сточные воды или другие фекалии. В этом случае используйте только альтернативный источник воды. Более подробно химическая дезинфекция обсуждается в предыдущем разделе.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ
Когда реакция закипания воды закончилась, действия по восстановлению, необходимые в местах потребления, часто упускаются из виду.Загрязненная вода может оставаться в водопроводных линиях, резервуарах, льдогенераторах и другом оборудовании и может вызвать заболевание потребителей. Потребителям следует предоставлять информацию о необходимости промывать и / или дезинфицировать трубы, резервуары и оборудование. Никакой единый набор рекомендаций по промывке или дезинфекции не может применяться ко всем пользователям, однако в Департаменте доступны контрольные списки и информационные бюллетени, чтобы помочь потребителям реализовать последние защитные меры, необходимые для обеспечения возврата к питьевой воде.
ССЫЛКИ
1.Ciochetti, D.A., and R.H. Metcalf. 1984. Пастеризация естественно загрязненной воды солнечной энергией. Прил. Environ. Microbiol. 47: 223-228 [Аннотация / Полный текст].
2. Файер Р. 1994. Влияние высокой температуры на инфекционность ооцист Cryptosporidium parvum в воде. Прил. Environ. Microbiol. 60: 2732-2735
3. Харп, Дж. А., Р. Файер, Б. А. Пеш и Дж. Дж. Джексон. 1996. Влияние пастеризации на инфекционность ооцист Cryptosporidium parvum в воде и молоке.Прил. Environ. Microbiol. 62: 2866-2868
4. Меткалф Р. Х. 1995. Неопубликованные данные.
5. Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк, Центр гигиены окружающей среды. Пункт руководства по гигиене окружающей среды — WSP 22, Приказы и уведомления о кипячении.
6. Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк, Центр гигиены окружающей среды. Уведомления о заказах на кипячение воды — информационный бюллетень для поставщиков коммунальной воды.
7. Центры по контролю и профилактике заболеваний. Руководство по очистке питьевой воды и санитарии для сельской местности и путешествий.Доступно по адресу: http://www.cdc.gov/healthywater/drinking/travel/backcountry_water_treatment.html
8. Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк, Центр гигиены окружающей среды. Готовность к наводнению. Доступно по адресу: http://www.health.state.ny.us/environmental/emergency/flood/
Эй, Рэй! Кипячение воды путем охлаждения воздуха кубиками льда — CBS Pittsburgh
PITTSBURGH (KDKA) — Для этого эксперимента мы собираемся вскипятить воду. Звучит не очень интересно, но мы не собираемся доводить воду до кипения, как это обычно делается, путем ее нагрева.
Мы собираемся довести воду до кипения, охладив воздух кубиками льда!
ПОДРОБНЕЕ: 1 мертвый после стрельбы возле карьера на южных склонах Питтсбурга
Вода закипает при температуре 212 ° F при стандартном давлении на уровне моря. Эта часть «при стандартном давлении на уровне моря» важна.
Он говорит нам, что точка кипения воды зависит от давления, поэтому точка кипения воды может измениться.
Вы могли видеть этот принцип в действии, если вы готовите или запекаете, вы могли видеть инструкции на коробках или рецептах с разными ингредиентами или инструкции в зависимости от высоты.
Это связано с тем, что из-за разницы давлений вода и тепло работают иначе, чем на уровне моря.
По мере увеличения высоты вы уменьшаете давление. По мере того, как вы уменьшаете давление, вы понижаете температуру кипения воды.
Итак, в нашем эксперименте мы собираемся заставить эту воду закипеть при более низкой температуре, уменьшив давление.
Очень похоже на то, что он действует на большей высоте, где давление ниже.
В этом эксперименте действительно используются нагревание, кипящая вода и давление, поэтому его следует проводить только со взрослыми, которые понимают, что они делают.
Вы также должны использовать защитные очки и силиконовые «рукавицы» или перчатки при работе с колбой.
ПРОЧИТАЙТЕ ВСЕ ИНСТРУКЦИИ И ИМЕЙТЕ ХОРОШЕЕ ПОНИМАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ПЕРЕД НАЧАЛОМ.
ПОДРОБНЕЕ: Постоянное закрытие рампы моста Хайленд-Парк создает объезд в объезд
ВЫ МОЖЕТЕ ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО, ЧТОБЫ УЗНАТЬ, КАК МЫ ЭТО СДЕЛАЛИ.
Перво-наперво, мы собираемся довести колбу Эрленмейера с водой до 212 ° F.Да, варим на тепле. Это поможет нам снизить давление, и мы немного перейдем к крутой части, ледяной части.
Когда вода достигает точки кипения, появляются пузырьки. Но это не воздух. Это вода, которая превращается из жидкости в газ, и этот водяной пар всплывает на поверхность в виде пузырьков. Как только это произойдет, мы выключим огонь и поставим резиновую пробку. Из-за наличия водяного пара воздух поднимается из этой колбы вокруг пробки.
Когда вода и водяной пар остывают, водяной пар начинает конденсироваться, в результате чего давление воздуха падает, и резиновая пробка плотно затягивается в колбу, и теперь мы осторожно перевернем ее, используя перчатки.
ПОМНИТЕ: ЭТА ВОДА И КОЛБА ОЧЕНЬ ГОРЯЧИЕ. УБЕДИТЕСЬ, ЧТО РЕЗИНОВЫЙ СТОПОР ЗАДЕРЖИВАЕТСЯ, И ЭТА ЧАСТЬ ЭКСПЕРИМЕНТА ЛУЧШЕ ПРОВОДИТЬ НАД ЧАШЕЙ ИЛИ КОРПУСОМ, В СЛУЧАЕ ВОДЫ.
При этом давление внутри колбы ниже, чем давление за ее пределами, поэтому вода будет действовать так, как будто она находится на большей высоте.
Более низкое давление означает, что водяному пару приходится меньше преодолевать, чтобы вырваться из жидкости, делая точку кипения или точку, где вода превращается в пар, ниже.
Мы можем еще больше снизить давление внутри, добавив кубики льда, конденсируя больше этого пара в воздухе над водой.
Вот почему мы переворачиваем колбу вверх дном, чтобы кубики льда могли охлаждать воздух на ровной поверхности.
Когда давление падает, температура кипения воды падает еще больше, поэтому наша вода снова начинает кипеть, даже если мы не добавляем тепла.
Лучше не держать пробку в колбе слишком долго. КОЛБА СДЕЛАЕТСЯ ИЗ СТЕКЛА, И ВЫ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО СОЗДАЕТЕ ВАКУУМ, СНИЖАЯ ДАВЛЕНИЕ.
БОЛЬШЕ НОВОСТЕЙ: Южный бар, владельцы ресторанов обеспокоены тем, что недавние стрельбы могут навредить бизнесу
ЕСЛИ ВЫ ДАЛИ СЛИШКОМ НАДОЛЖИТЬ, ВЫ НАЧИНАЕТЕ БЕЖАТЬ РИСКА ВРАЩЕНИЯ КОЛБЫ.
Почему вода закипает быстрее на большой высоте?
Из-за более низкого давления температура кипения воды снижается и вода закипает раньше на больших высотах.
Готовим на Эвересте
С увеличением высоты над уровнем моря давление воздуха все больше и больше падает (см. Также статью о барометрической формуле). Это показывает явление, когда вода начинает закипать при значительно более низких температурах, чем те, к которым привыкли на более низких высотах. На уровне моря при давлении 1,013 бар вода закипает при температуре 100 ° C.
Рисунок: Нет изменения температуры, несмотря на поступление тепла при испарении воды
Однако на горе Эверест на высоте 8849 м давление воздуха составляет всего около 0.325 бар. Из-за этого значительно пониженного давления вода уже начинает закипать при температуре около 71 ° C. Однако, поскольку во время варки температура больше не повышается, приготовление таких продуктов, как картофель или макароны, занимает значительно больше времени (см. Также статью Почему температура остается постоянной при изменении состояния?).
Рис.: Почему вода закипает на большой высоте при более низких температурах?
Объяснение к модели частицы
Тот факт, что температура кипения зависит от давления окружающей среды, относится не только к воде, но, в конечном счете, ко всем жидкостям.В частности, верно то, что температура кипения уменьшается с понижением давления. Качественно это явление можно объяснить с помощью модели частиц материи.
При кипении жидкость испаряется и становится газообразной. В этом процессе испарения энергия поглощается жидкостью и добавляется к молекулам, позволяя им освободиться от молекулярных связывающих сил жидкости и перейти в газовую фазу. При давлении окружающего воздуха 1 бар испарение воды происходит при температуре 100 ° C.
Рисунок: Повышение температуры кипения с увеличением давления
Однако, если давление окружающего воздуха увеличивается, молекулы воздуха сильнее сталкиваются с поверхностью жидкости. При этом молекулы воздуха толкают молекулы жидкости обратно в жидкость, так сказать. Таким образом, молекулам жидкости становится труднее перейти в газовую фазу. Следовательно, молекулам воды требуется большая энергия и, следовательно, более высокая температура для выхода из жидкой фазы.По этой причине при повышенном давлении окружающего воздуха требуется более высокая температура кипения, чтобы испарить жидкость или довести ее до кипения.
Температура кипения жидкости увеличивается с увеличением давления окружающей среды!
Анимация: Повышение температуры кипения при повышении давления
Повышение температуры кипения при повышенном давлении окружающей среды (скороварка)
Следовательно, вода при высоком атмосферном давлении закипает и при более высоких температурах. Это используется, например, в так называемых скороварках для нагрева воды до температуры выше 100 ° C.Скороварка герметично закрывает кастрюлю с водой. Во время испарения вода обычно расширяется в 1700 раз. Однако, поскольку это невозможно в герметичной емкости, давление, следовательно, увеличивается. Клапан сброса давления обычно ограничивает давление максимум до 2 бар. При таком повышенном давлении температура кипения повышается примерно до 120 ° C. В результате пища, приготовленная в кастрюле, готовится не только при 100 ° C, а при 120 ° C!
Рис.: Повышение температуры кипения в скороварке
Понижение температуры кипения при пониженном давлении окружающей среды
Если повышение давления окружающей среды приводит к увеличению температуры кипения, то в обратном случае это означает, что снижение давления окружающей среды приводит к снижению температуры кипения.И это именно то, что объясняет, почему вода на Эвересте закипает уже при 71 ° C из-за более низкого давления, составляющего всего 0,325 бар. Поэтому приготовить пищу, для которой обычно требуется температура воды 100 ° C, не так просто на больших высотах. На этом этапе нужно было бы использовать уже описанную скороварку, чтобы получить повышенное давление и повысить температуру кипения.
Следующий эксперимент дает впечатляющую демонстрацию уменьшения температуры кипения при понижении давления.Для этого под вакуумную камеру помещается стакан с водой. В стакан помещают градусник, чтобы наблюдать за температурой. Термометр показывает температуру 20 ° C. Теперь вакуумный насос включен, и давление постепенно снижается. При давлении ниже 0,023 бар в воде поднимаются маленькие пузырьки. Это типичное явление, когда вода кипит при температуре 20 ° C. И действительно, при давлении 0,023 бар вода закипает уже при 20 ° C.
Рисунок: Демонстрация снижения температуры кипения воды с уменьшением давления с помощью вакуумного насоса.
Как долго нужно кипятить воду, чтобы ее можно было пить? — Аппалачский горный клуб
2 минуты чтения
Нет никаких сомнений в том, что кипяченая вода делает ее безопасным для питья — высокая температура убивает всех водных злодеев, от которых вы могли бы заболеть в глубинке. Но как долго вам действительно нужно кипятить воду, прежде чем она станет безопасной?
На протяжении многих лет я слышал любое количество рекомендаций, от 5 минут до 1 минуты, чтобы их было достаточно, чтобы на дне кастрюли появились пузырьки «рыбий глаз».Если я кипячу воду на обед в глуши, я часто предпочитаю не фильтровать воду или предварительно добавлять химическую обработку. Чтобы сэкономить топливо, я хочу свести к минимуму время, необходимое для его кипячения, чтобы быть в безопасности. Вот что я узнал.
Температура воды выше 160 градусов по Фаренгейту убивает практически все болезнетворные микроорганизмы в течение 30 минут, включая бактерии и двух основных местных врагов: лямблии и криптоспоридии. При температуре 185 градусов по Фаренгейту они мертвы всего за несколько минут.Практически ничто не может выдержать температуру кипения на уровне моря (212 ° F) в течение любого периода времени, хотя некоторые патогены, такие как ботулизм, могут сохраняться при даже более высоких температурах (ни один из них не является проблемой в отдаленных районах).
Имейте в виду, что температура кипения уменьшается с высотой примерно на один градус на 500 футов. Таким образом, на вершине горы Вашингтон (6288 футов) температура кипения будет почти точно 200 градусов по Фаренгейту. Если вы путешествуете по высокогорной местности за пределами северо-востока, температура кипения может быть ниже 195 градусов по Фаренгейту (9000 футов) или 190 градусов по Фаренгейту (12000 футов).
Так что же в итоге? Большинство организаций здравоохранения, включая Центр по контролю за заболеваниями, рекомендуют вам энергично кипятить воду в течение 1 минуты на высоте 2000 метров (6562 футов) и 3 минуты на высоте выше этого. Если вы будете следовать этим правилам, вы гарантированно будете защищены от лямблий и криптовалют.
Вот мое личное мнение по этому поводу. На более низких высотах (конечно, где-нибудь на северо-востоке) я всегда добиваюсь минимального закипания. Пузырьки типа «рыбий глаз» не режут его, поскольку они не являются признаком того, что вся вода достигла точки кипения.Если вы выключите огонь, как только он закипит, время, необходимое для того, чтобы разогреться от 185 градусов по Фаренгейту до кипения, почти наверняка убьет всех злодеев в воде. Тем не менее, одна дополнительная минута — это небольшая плата, и я обычно использую дополнительные 60 секунд для полного спокойствия.
Как определить точку кипения с помощью давления
Обновлено 14 декабря 2020 г.
Карен Дж. Блаттлер
«Горшок под присмотром никогда не закипает» может показаться абсолютным трюизмом при приготовлении пищи, но при правильных обстоятельствах кастрюля закипает еще быстрее чем ожидалось.Будь то поход или химия, предсказать точку кипения может быть непросто.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Определение точки кипения на основе давления может быть выполнено с помощью уравнений, оценок, номограмм, онлайн-калькуляторов, таблиц и графиков.
Что такое точка кипения
Кипение происходит, когда давление пара жидкости равно давлению воздуха в атмосфере над жидкостью. Например, на уровне моря вода закипает при 212 ° F (100 ° C).По мере увеличения высоты количество атмосферы над жидкостью уменьшается, поэтому температура кипения жидкости снижается. Как правило, чем ниже атмосферное давление, тем ниже температура кипения любой жидкости. Помимо атмосферного давления, на точку кипения влияет молекулярная структура и притяжение между молекулами жидкости. Жидкости со слабыми межмолекулярными связями обычно кипят при более низких температурах, чем жидкости с сильными межмолекулярными связями.
Расчет точки кипения
Расчет точки кипения на основе давления можно выполнить по нескольким различным формулам.oC) +32
, где T означает температуру. Что касается атмосферного давления, единицы давления не учитываются, поэтому то, какие единицы используются, будь то мм рт.
Одна формула для расчета точки кипения воды использует известную точку кипения на уровне моря, 100 ° C, атмосферное давление на уровне моря и атмосферное давление во время и на высоте, где происходит кипение.o \ text {C / mmHg}
можно использовать для определения неизвестной температуры кипения воды.
В этой формуле BPcorr означает точку кипения на уровне моря, BPobs — неизвестную температуру, а Pobs — атмосферное давление в данном месте. Значение 760 мм рт. Ст. — стандартное атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба на уровне моря, а 0,045 o C / мм рт. Ст. — приблизительное изменение температуры воды с каждым миллиметром ртутного столба изменением давления.
Если атмосферное давление равно 600 мм рт. мм рт. ст.}) \ умножить на 0.045 ° \ text {C / мм рт. Ст.}
Вычисление уравнения дает:
100 ° \ text {C} = BP_ {obs} — (- 160 \ text {мм рт. } = BP_ {obs} +7,2
Единицы измерения мм рт. Ст. Компенсируют друг друга, оставив единицы измерения в градусах Цельсия. Решенное для точки кипения при 600 мм рт. Ст. Уравнение принимает следующий вид:
BP_ {obs} = 100 ° \ text {C} -7,2 ° \ text {C} = 92,8 ° \ text {C}
Итак, точка кипения воды при 600 мм рт. ст., на высоте примерно 6400 футов над уровнем моря, будет 92.8 ° C, или:
92,8 \ times \ frac {9} {5} + 32 = 199 ° \ text {F}
Уравнения для расчета точки кипения
В приведенном выше уравнении используется известное давление и взаимосвязь температуры с известным изменением температуры с изменением давления. Другие методы расчета точек кипения жидкостей на основе атмосферного давления, такие как уравнение Клаузиуса – Клапейрона:
\ ln {\ frac {P_1} {P_2}} = — \ frac {L} {R} \ times (\ frac { 1} {T_1} — \ frac {1} {T_2})
учитывают дополнительные факторы.В уравнении Клаузиуса-Клапейрона, например, уравнение включает натуральный логарифм (ln) начального давления, деленный на конечное давление, скрытую теплоту (L) материала и универсальную газовую постоянную (R). Скрытая теплота связана с притяжением между молекулами, свойством материала, которое влияет на скорость испарения. Материалы с более высокой скрытой теплотой требуют больше энергии для кипения, потому что молекулы имеют более сильное притяжение друг к другу.
Оценка точки кипения
В общем, падение точки кипения воды может быть приблизительно определено по высоте.На каждые 500 футов увеличения высоты точка кипения воды падает примерно на 0,9 ° F.
Определение точки кипения с помощью номограммы
Номограмма также может использоваться для оценки точек кипения жидкостей. Номограммы используют три шкалы для определения точки кипения. Номограмма показывает шкалу температуры точки кипения, температуру точки кипения по шкале давления на уровне моря и общую шкалу давления.
Чтобы использовать номограмму, соедините два известных значения с помощью линейки и прочтите неизвестное значение на третьей шкале.Начните с одного из известных значений. Например, если известна точка кипения на уровне моря и известно барометрическое давление, соедините эти две точки линейкой. Продолжение линии от двух связанных известных значений показывает, какой должна быть температура точки кипения на этой высоте. И наоборот, если температура точки кипения известна и точка кипения на уровне моря известна, используйте линейку, чтобы соединить две точки, продолжая линию, чтобы найти барометрическое давление.
Использование онлайн-калькуляторов
Несколько онлайн-калькуляторов показывают температуру кипения на разной высоте.Многие из этих калькуляторов показывают только взаимосвязь между атмосферным давлением и температурой кипения воды, но другие показывают дополнительные общие соединения.
Использование графиков и таблиц
Были разработаны графики и таблицы точек кипения многих жидкостей. В таблицах температура кипения жидкости указана для различных значений атмосферного давления. В некоторых случаях в таблице указана только одна жидкость и точка кипения при различных давлениях. В других случаях могут отображаться несколько жидкостей с разным давлением.
На графиках показаны кривые точки кипения в зависимости от температуры и барометрического давления. Графики, как и номограмма, используют известные значения для построения кривой или, как в случае с уравнением Клаузиуса-Клапейрона, используют натуральный логарифм давления для построения прямой линии. Графическая линия показывает известные зависимости точки кипения для заданного набора значений давления и температуры. Зная одно значение, проследуйте от линии значения к графику давления-температуры, затем поверните к другой оси, чтобы определить неизвестное значение.
Соль в воде ›Великие моменты науки доктора Карла (ABC Science)
Доктор Карл ›Великие моменты в науке доктора Карла
Когда дело доходит до фастфуда дома, идеально подойдет паста. Но действительно ли добавление щепотки соли готовит его быстрее? Доктор Карл был на кухне и разогревал.
Карл С. Крушельницкий
Если вы посмотрите, как кто-то готовит макароны, вы почти всегда увидите, как он добавляет в воду немного соли. Когда вы спросите, почему, они ответят, что добавляют соль либо для улучшения вкуса, либо для того, чтобы вода закипела при более высокой температуре, чтобы макароны готовились быстрее.
Когда вы добавляете тепло к воде, вы превращаете жидкую воду в пар. Пар расширяется и при этом должен отталкиваться от окружающей атмосферы. Вот почему вода не всегда кипит при 100 ° C.
На больших высотах атмосферное давление низкое, поэтому вода закипает при более низкой температуре. В Гималаях я видел, как наши носильщики доводили воду до кипения и добавляли спагетти, но они никогда не готовились полностью. Мы были на высоте примерно 3658 метров над уровнем моря.
На этой высоте температура кипения воды составляет всего 88 ° C. Независимо от того, как долго они кипятили воду, она никогда не становилась горячее, чем 88 ° C, и поэтому макароны всегда были немного хрустящими.
Противоположная ситуация происходит внутри скороварки. Давление значительно выше атмосферного, поэтому вода не закипит, пока не достигнет 120 ° C. Эта более высокая температура действительно ускоряет приготовление.
Утверждают, что добавление соли в воду делает то же самое.Это увеличивает температуру, при которой вода закипает, что, как предполагается, позволяет быстрее приготовить макароны.
Вода — это очень распространенная, но очень необычная жидкость. Это заставляло физиков и химиков гадать последние полтора века. Это большое достижение для такого простого химического вещества, в котором всего два атома водорода связаны всего с одним атомом кислорода.
Сначала сравните H 2O с другими подобными жидкостями. Самый простой способ сделать это — использовать Периодическую таблицу элементов и посмотреть на элементы, похожие на кислород, а затем соединить их с водородом.Эти химические вещества оказываются H 2S, H 2Se, H 2Te. Эти химические вещества имеют очень низкие температуры кипения, но H 2O идет вразрез с тенденцией. Вы можете предсказать (по графику), что его температура кипения будет -50 ° C, а вместо этого + 100 ° C. Это на 150 ° C выше, чем ожидалось.
Вторая странность воды заключается в том, что по мере ее охлаждения она становится более плотной (чего и следовало ожидать), пока не достигнет 4 ° C. Затем она становится менее плотной. Это очень необычное поведение до сих пор не объяснено.
В-третьих, мы до сих пор не совсем понимаем, как кипит вода.Молекула воды имеет форму микроскопического прямоугольного бумеранга. В середине буквы «V» есть отрицательно заряженный атом кислорода и два положительно заряженных атома водорода, по одному на каждом конце плеч бумеранга.
В обычной воде молекулы H 2O толкаются, пока положительный заряд одной молекулы не притянет отрицательный заряд другой. По мере того, как вы нагреваете воду, вы вкладываете в систему больше энергии, и эти положительно-отрицательные связи притяжения начинают разрушаться.
Удивительно, но кажется, что когда эти связи притяжения разрываются, они создают микроскопическую полость, полностью свободную от молекул воды. Меньшие полости сливаются, образуя большие полости, что, в свою очередь, каким-то образом приводит к тому, что молекулы воды вырываются в атмосферу. Да, ребята, мы достигли точки кипения.
И да, добавление соли в воду меняет положение вещей. В чистой воде все молекулы воды хорошо организованы. Когда вы добавляете немного соли, ее молекулы могут блуждать почти беспорядочно.Эти дополнительные молекулы увеличивают беспорядок, и это «волшебным образом» увеличивает температуру, при которой вода закипает. (Если вы хотите узнать больше, посмотрите любой учебник по физике второго года обучения по фазовому равновесию и уравнению Клаузиуса-Клапейрона.)
Так что да, соль увеличивает температуру кипения, но не намного. Если вы добавите 20 граммов соли в пять литров воды, вместо того, чтобы кипятить при 100 ° C, она закипит при 100,04 ° C.
Значит, большая ложка соли в кастрюле с водой повысит температуру кипения на четыре сотых градуса! Таким образом, добавление соли в воду не приведет к быстрому приготовлению макаронных изделий — если ваши часы не откалиброваны в микросекундах.наверх
Опубликовано 12 апреля 2007 г.
© 2021 ООО «Карл С.