Как се променя точката на кипене на водата в зависимост от налягането

Защо човек започна да кипя вода, преди да го използва директно? Правилно, за да се предпазите от много патогени и вируси. Тази традиция дошла на територията на средновековна Русия пред Петър Велики, въпреки че се вярва, че той е този, който е поставил първия самвар в страната и е въвел ритуала на неспирния вечерен чай. Всъщност някои хора са използвали нашите samovars в древна Русия, за да направят напитки от билки, плодове и корени. При това тук се изискваше варене предимно за извличане на полезни растителни екстракти, а не за дезинфекция. В края на краищата, дори не се знаеше за микрокосмоса, където живеят тези бактерии с вирусите. Въпреки това благодарение на кипенето нашата страна беше избегната от световните пандемии на ужасни болести, като холера или дифтерия.

Целзийска скала

Великият метеоролог, геолог и астроном от Швеция Андерс Целзий първоначално използва стойност от 100 градуса, за да покаже точката на замръзване на водата при нормални условия, а температурата на кипене на водата е нула. И дори след смъртта му през 1744 г., не по-малко известен човек, ботаникът Карл Линей и приемникът на Целзий Мортен Стреймър, превърна тази скала за удобство при използването му. Според други източници, самият Целзий е направил това малко преди смъртта си. Но във всеки случай, стабилността на свидетелските показания и разбираемото завършване влияят върху широко разпространеното разпространение на употребата му сред най-престижните по това време научни професии - химици. И въпреки факта, че в обърната форма знакът на скалата от 100 градуса създава точка на стабилно кипене на водата, а не началото на нейното замразяване, мащабът започва да носи името на своя основен създател - Целзий.

Под атмосферата

Не всичко е толкова просто, колкото изглежда на пръв поглед. Ако погледнем някоя диаграма на състоянието в PT или PS координатите (ентропията S е зависима от температурата в пряка зависимост), ще видим колко близо са температурата и налягането. По същия начин, температурата на кипене на водата, в зависимост от налягането, променя нейните стойности. И всеки алпинист е запознат с тази собственост. Всеки, който поне веднъж в живота си разбира височини над 2000-3000 метра над морското равнище, знае колко трудно е да се диша на височина. Това се дължи на факта, че колкото по-високо ставаме, толкова по-рядко става въздухът. Атмосферното налягане пада под една атмосфера (под N, т.е. под "нормалните условия"). Температурата на врящата вода също пада. В зависимост от налягането на всяка от височините, може да кипи и на двата осемдесет и шестдесет градуса по Целзий.

Печки под налягане

Въпреки това, трябва да се помни, че въпреки че основните микроби умират при температури над 60 градуса по Целзий, много от тях могат да оцелеят на осемдесет или повече градуса. Ето защо се опитваме да кипнем водата, т.е. довеждаме до 100 ° С. Има обаче интересни кухненски уреди, които ви позволяват да намалите времето и да нагрявате течността до високи температури, без да я кипвате и да губите тегло чрез изпаряване. Осъзнавайки, че температурата на кипене на водата в зависимост от натиска може да се промени, инженерите от Съединените щати въз основа на френския прототип представиха света през 20-те години на 20-ти век с готварска печка под налягане. Принципът на функционирането му се основава на факта, че капакът плътно се притиска към стените, без да има възможност за отстраняване на пара. Вътре се създава повишено налягане и водата кипи при по-високи температури. Тези устройства обаче са доста опасни и често водят до експлозия и сериозни изгаряния на потребителите.

В идеалния случай,

Нека да разгледаме как процесът идва. Представете си една идеално гладка и безкрайно голяма нагревателна повърхност, където разпределението на топлината се осъществява равномерно (равно количество топлинна енергия се подава на всеки квадратен милиметър от повърхността), а коефициентът на грапавината на повърхността има тенденция към нула. В този случай, когато n. у. Варенето в ламинарния граничен слой започва едновременно над цялата повърхност и се осъществява мигновено, като веднага се изпарява целия обем на течността, разположен на повърхността му. Това са идеални условия, в реалния живот това не се случва.

В действителност

Да видим каква е началната точка на кипене на водата. В зависимост от натиска, той също променя стойностите си, но основната точка тук е в това. Дори ако вземем най-гладкото, по наше мнение танц и го сложим под микроскоп, тогава в неговия окуляр ще видим неравномерни ръбове и остри чести върхове, изпъкнали над главната повърхност. Затоплянето до повърхността на тигана, което ще приемем, се донася равномерно, въпреки че в действителност това също не е съвсем вярно. Дори когато тенджерата е на най-голямата горелка, температурният градиент се разпределя неравномерно върху плочата и винаги има локални зони на прегряване, отговорни за ранното кипене на водата. Колко градуса в този случай на върховете на повърхността и в нейните низини? Пиковете на повърхността с непрекъснато подаване на топлина се затоплят по-бързо от низините и така наречените депресии. Освен това, заобиколени от всички страни от вода с ниска температура, те по-добре дават енергия на водните молекули. Коефициентът на топлинна дифузивност на пиковете е един и половина до два пъти по-висок от този на низините.

температура

Ето защо първоначалната точка на кипене на водата е около осемдесет градуса по Целзий. При тази стойност на пика на повърхността се осигурява достатъчно количество топлина, за да се позволи незабавното кипене на течността и образуването на първите мехурчета, които са видими за окото и които плавно започват да се изкачват на повърхността. И каква е точката на кипене на водата при нормален натиск? Много хора питат. Отговорът на този въпрос може лесно да бъде намерен в таблиците. При атмосферно налягане се установява стабилно кипене при 99,9839 ° С.