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.
На третьей стадии на поверхность воды поднимается огромное количество пузырьков, что вначале вызывает небольшое помутнение воды, которая затем «бледнеет». Данный процесс продолжается недолго и имеет название «кипение белым ключом».
Наконец, на четвертой стадии кипения вода начинает интенсивно бурлить, появляются большие лопающиеся пузыри и брызги (как правило, брызги означают, что вода сильно перекипела).
Из воды начинает образовываться водяной пар, при этом вода издает специфические звуки.
Температура пара при кипении воды ^
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. При этом такой пар будет близок по своим характеристикам к газу .
Температура кипения соленой воды ^
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.
Температура кипения воды в вакууме при различном давлении ^
|
Давление (P) — кПа |
Температура (t) — °С |
Температура кипения воды в вакууме ^
Известно, что при нормальном атмосферном давлении вода закивает при температуре 100 градусах C. Нормальное атмосферное давление составляет 101,325 кПа.
При снижении окружающего давления вода закипает и испаряется быстрее. Вакуум – свободное от вещества пространство. Технический вакуум – среда, содержащая газ под давлением, которое значительно ниже атмосферного.
В вакууме остаточное давление составляет примерно 4 кПа. При таком показателе давления точкой кипения воды будет 300 С . Чем выше давление в вакууме, тем больше величина температуры кипения воды.
Температура кипения воды в чайнике ^
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. Чем ниже будет атмосферное давление, тем меньше станет показатель температуры кипения.
Известно, что атмосферное давление значительно падает над уровнем моря. Поэтому в горах давление будет намного ниже, чем на уровне моря.
Любой альпинист знает, что в горах сложно заварить чай, поскольку вода недостаточно нагревается. Также в горах требуется больше времени, чтобы сварить пищу .
Поэтому была составлена специальная таблица, отражающая температуру закипания воды в зависимости от высоты.
Температуры кипения воды на разных высотах ^
|
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.
Температура кипения дистиллированной воды ^
Дистиллированная вода – это очищенная вода H2O, в которой практически не содержится каких-либо примесей. Обычно ее используют в медицинских, технических или исследовательских целях.
Дистиллированная вода не предназначена для питья или приготовления пищи. Такую воду производят в специальном оборудовании – дистилляторах, где происходит выпаривание пресной воды и последующая конденсация пара.
Данный процесс называется «дистилляция ». После дистилляции все присутствовавшие в воде примеси остаются в выпаренном остатке.
Температура кипения дистиллированной воды будет такой же, как и у обычной водопроводной воды — 100 градусов Цельсия. Разница же заключается в том, что дистиллированная вода будет закипать быстрее по времени, нежели пресная .
Однако этот показатель практически не отличается от времени закипания обычной воды: разница состоит в считанных долях секунды .
Удельная теплота кипения воды ^
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.
Если жидкость нагревать, то при определенной температуре она закипит. При кипении в жидкости образуются пузырьки, которые поднимаются наверх и лопаются. В пузырьках содержится воздух, в котором присутствует водяной пар. Когда пузырьки лопаются, то пар вырывается, и, таким образом, жидкость интенсивно испаряется.
Разные вещества, находящиеся в жидком состоянии, кипят при своей, характерной для них температуре. Причем эта температура зависит не только от характера вещества, но и от атмосферного давления. Так вода при нормальном атмосферном давлении кипит при 100 °C, а в горах, где давление ниже, вода кипит при более низкой температуре.
Когда жидкость закипает, то дальнейший подвод к ней энергии (тепла) не увеличивает ее температуру, а просто поддерживает кипение. То есть энергия тратится на поддержание процесса кипения, а не на поднятие температуры вещества. Поэтому в физике вводится такое понятие как удельная теплота парообразования (L). Она равна количеству тепла, необходимому для того, чтобы полностью выкипел 1 кг жидкости.
Понятно, что у различных веществ своя удельная теплота парообразования. Так у воды она равна 2,3 · 10 6 Дж/кг. У эфира, который кипит при 35 °C, L = 0,4 · 10 6 Дж/кг. У ртути, кипящей при 357 °C, L = 0,3 · 10 6 Дж/кг.
В чем же заключается процесс кипения? Когда вода нагревается, но еще не достигнута температура ее кипения, в ней начинают образовываться маленькие пузырьки. Обычно они образуются на дне емкости, так как обычно нагревают под дном, и там температура выше.
Пузырьки легче окружающей их воды и поэтому начинают подниматься в верхние слои. Однако здесь температура еще ниже, чем у дна. Поэтому пар конденсируется, пузырьки становятся меньше и тяжелее, снова опускаются вниз. Так происходит до тех пор, пока вся вода не прогреется до температуры кипения. В это время слышен шум, предшествующий кипению.
Когда достигнута температура кипения, пузырьки уже не опускаются вниз, а всплывают на поверхность и лопаются. Из них вырывается пар. В это время слышен уже не шум, а бульканье жидкости, которое говорит о том, что она закипела.
Таким образом, при кипении, также как при испарении, происходит переход жидкости в пар. Однако, в отличие от испарения, которое происходит только на поверхности жидкости, кипение сопровождается образованием пузырьков, содержащих пар, по всему объему. Также в отличие от испарения, которое происходит при любой температуре, кипение возможно лишь при определенной, характерной для данной жидкости температуре.
Почему чем выше атмосферное давление, тем температура кипения жидкости больше? Воздух давит на воду, и, следовательно, создается давление внутри воды. Когда образуются пузырьки, в них пар также давит, причем сильнее, чем внешнее давление. Чем больше давление из вне на пузырьки, тем сильнее в них должно быть внутреннее давление. Поэтому они образуются при более высокой температуре. А значит, и вода кипит при более высокой температуре.
Каждый, кто изучал физику в школе, на вопрос, при какой температуре кипит вода, не задумываясь, ответит: «100 °С», даже если его оценки были ниже среднего. Но почему тогда альпинисты жалуются, что на высоте у них возникает проблема с приготовлением пищи и завариванием чая? Расскажем об этом подробнее.
Кипение - физический процесс превращения жидкости в пар. Температура кипения жидкости напрямую зависит от ее состава и атмосферного давления. Поэтому чем выше мы поднимаемся в горы, тем меньше становится давление, и воде, чтобы закипеть, нужна температура поменьше.
При 0 высоте над уровнем моря температура кипения воды действительно 100 °С. Но с каждым подъемом на 500 метров температура кипения воды снижается на 2–3 °С. На высоте 1000 м вода закипит при температуре 96,7 °С. На 2000 м ей для закипания нужны лишь 93,3 °С.
На Эльбрусе - самой высокой вершине Европы (5642 м), где в конце лета температура достигает –7°С, - вода закипит при 80,8 °С.
На вершине кавказского Казбека (5033 м) для кипячения воды нужно уже 83 °С.
В Гималаях, где высота гор достигает почти 9 тыс. метров над уровнем моря, воде потребуется еще меньшая температура, чтобы закипеть. На самой высокой горе Гималаев - Аннапурне - вода закипит примерно при 70,7 °С.
В горах Казахстана различна температура закипания воды:
- На самой высокой горе Казахстана Хан-Тенгри (7010 м) - 75,5 °С.
- На пике Талгар (4979) - 83,3 °С.
- На Актау (4690) - 84,3 °С.
- На Белухе (4506) - 84,9 °С.
При повышении давления увеличивается и температура кипения воды. Поэтому в специальной посуде, которая обеспечивает высокое давление при готовке, например в скороварке, пища готовится намного быстрее.
Не случайно жители горных местностей являются одними из главных покупателей бытовых скороварок. А для любителей горных походов выпускают специальную посуду, которая обеспечивает высокую температуру закипания воды.
Как известно, при закипании вода проходит несколько стадий:
- образование пузырьков воздуха при повышении температуры;
- увеличение пузырьков и их подъем на поверхность;
- помутнение поверхности из-за скопившихся на ней пузырьков;
- бурление воды из-за разрыва пузырьков и образование пара.
Следует отметить, что температура кипения соленой воды выше, чем у пресной, так как ионы соли между молекулами воды придают им большую прочность. Как результат, чтобы разорвалась связь и образовался пар, нужна температура повыше. Например, 40 г соли увеличат температуру кипения литра воды почти на 1 °С.
Отвечая на вопрос, при какой температуре кипит вода, не забывайте о том, что многое зависит от атмосферного давления и состава воды.
Температуру кипения необходимо знать, потому что при ее достижении вода превращается в пар, то есть переходит из одного агрегатного состояния в другое.
Мы привыкли к тому, что в кипящей воде можно дезинфицировать посуду, варить продукты, но это не всегда так. В некоторых условиях температура жидкости будет слишком низкой для всего этого.
Суть процесса
Прежде всего надо определиться с понятием кипения. Что это такое? Это процесс, при котором вещество превращается в пар. Причем процесс этот происходит не только на поверхности, но и по всему объему вещества.
При кипении начинают образовываться пузырьки, внутри которых находится воздух и насыщенный пар. Шум закипающего чайника, кастрюли указывает на то, что пузырьки воздуха начали всплывать, затем опускаться и лопаться. Когда емкость хорошо прогреется со всех сторон, шум прекратится, значит, жидкость полностью закипела.
Процесс проходит при определенной температуре и давлении и является с точки зрения физики фазовым переходом первого рода.
Обратите внимание! Испарение может происходить при любой температуре, кипение же – при строго определенной.
В таблицах температура кипения воды или другой жидкости при нормальном атмосферном давлении приводится как одна из основных физических характеристик. Температура кипения (Тк) на самом деле равняется температуре пара, который находится в насыщенном состоянии прямо на границе между водой и воздухом. Сама вода, если быть точным, нагрета чуть-чуть больше.
На процесс кипения также ощутимо влияют:
- наличие в воде примесей газа;
- звуковые волны;
- ионизация.
Есть и другие факторы, заставляющие образовываться пузырьки быстрее или медленнее. Следует также отметить, что у каждых веществ своя Тк. Бытует мнение, что если добавить в воду соль, то она закипит быстрее. Это действительно так, но время изменится совсем немного. Для ощутимых результатов придется добавить очень много соли, что полностью испортит блюдо.
Различные условия
При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст., или 101 кПа, 1 атм.) вода начинает кипеть, нагревшись до 100 ℃. Это знают все.
Важно! Если внешнее давление увеличивать, то температура кипения тоже возрастет, а если уменьшать, то станет меньше.
Уравнение зависимости температуры кипения воды от давления довольно сложное. Зависимость эта не линейная. Иногда пользуются барометрической формулой для расчета, делая некоторые приближения, и уравнением Клапейрона-Клаузиуса.
Удобнее воспользоваться таблицами из справочников, в которых приведены данные, полученные экспериментальным путем. По ним можно построить график и, проведя экстраполяцию, вычислить требуемое значение.
В горах вода закипит, не успев нагреться до 100 ℃. На самой высокой вершине мира Джомолунгме (Эверест, высота над уровнем моря 8848 м) температура закипания воды равняется приблизительно 69 ℃. Но даже если опуститься немного ниже, то все равно вода будет кипеть не при ста градусах, пока мы не достигнем давления в 101 к Па. На Эльбрусе, который ниже Эвереста, чайник с водой закипит при 82 ℃ – там давление равно 0,5 атм.
Поэтому в горных условиях для приготовления пищи потребуется значительно больше времени, а некоторые продукты вообще не сварятся в воде, их придется готовить другим способом. Иногда неопытные туристы удивляются, почему яйца так долго варятся, а кипяток не обжигает. Все дело в том, что этот кипяток недостаточно нагрет.
В автоклавах и скороварках, наоборот, давление увеличивают. Это заставляет воду кипеть при более высокой температуре. Пища сильнее разогревается, и готовка происходит быстрее. Поэтому скороварки так и назвали. Нагрев до высокой температуры полезен еще и тем, что происходит дезинфекция жидкости, в ней погибают микробы.
Кипение при повышенном давлении
Повышение давления приведет к увеличению Тк воды. При 15 атмосферах кипение начнется только при 200 градусах, при 80 атм. – 300 градусов. В дальнейшем рост температуры будет очень медленным. Максимальное значение стремится к 374,15 ℃, что соответствует 218,4 атмосферам.
Кипение в вакууме
Что будет, если воздух начнет все более и более разряжаться, стремясь к вакууму? Понятно, что температура кипения тоже начнет уменьшаться. И когда же сможет закипеть вода?
Если понизить давление до 10–15 мм рт. ст. (в 50–70 раз), то температура кипения уменьшится до 10–15 ℃. Такой водой можно охладиться.
При дальнейшем снижении давления Тк будет уменьшаться и может достигнуть температуры замерзания. В этом случае в жидком состоянии вода просто не сможет существовать. Она будет переходить изо льда сразу в газ. Это случится примерно при 4,6 мм рт. ст.
Достичь абсолютного вакуума невозможно, но сильно разряженную атмосферу можно получить, если откачивать из сосуда с водой воздух. В результате такого эксперимента можно увидеть, когда именно закипает жидкость.
Давление понижается не только при откачке воздуха. Оно снижается возле быстро вращающегося винта, например, корабельного. В этом случае возле его поверхности тоже начинается кипение. Такой процесс назвали кавитацией. Во многих случаях такое явление нежелательно, но иногда оно приносит пользу. Так, кавитацию используют в биомедицине, промышленности и при очистке поверхностей ультразвуком.
Кипячение воды требуется для самых разных целей, и умение вскипятить воду просто необходимо в повседневной (и не только) жизни. Готовите ли вы обед? Вам пригодятся знания о том, как соль влияет на кипение воды и как приготовить яйца пашот. Взбираетесь ли вы на вершину горы? Вас наверняка заинтересует, почему в горах пища варится так долго, и как сделать воду из повстречавшейся вам речки безопасной для питья. Прочитав эту статью, вы узнаете об этих и многих других любопытных вещах.
Шаги
Кипячение воды при приготовлении пищи
- Подрагивание: на дне кастрюли образуются мелкие пузырьки газа, которые, однако, не поднимаются к поверхности. Поверхность воды слегка дрожит. Это происходит при температуре 60–75ºC (140–170ºF), подходящей для приготовления яиц пашот , фруктов и рыбы .
- Закипание: к поверхности воды поднимается несколько струек пузырьков воздуха, но в основной массе вода остается спокойной. При этом температура воды составляет около 75–90ºC (170–195ºF), что хорошо для приготовления рагу или тушеного мяса.
- Медленное кипение: к поверхности воды по всей площади кастрюли поднимается большое количество мелких и средних пузырьков. Температура воды при этом составляет 90–100ºC (195–212ºF), что подходит для приготовления овощей на пару или горячего шоколада , в зависимости от вашего настроения и самочувствия.
- Полное, бурное кипение: выделяется пар, вода бурлит, и бурление не прекращается при помешивании. При этом температура воды максимальна и составляет 100ºC (212ºF). В такой воде хорошо варить макароны .
-
Положите в воду продукты. Если вы собираетесь варить какие-либо продукты, поместите их в воду. Будучи холодными, они понизят температуру воды, и она, возможно, перестанет кипеть. Это в порядке вещей: просто сделайте под кастрюлей большой или средний огонь и дождитесь, пока вода вновь разогреется до нужной температуры.
Убавьте огонь. Сильный огонь необходим для того, чтобы быстрее довести воду до кипения. Когда вода закипит, убавьте огонь до среднего (для сильного кипения) или слабого (для медленного кипения). После того, как вода дойдет до последней стадии кипения, сильный огонь не нужен, поскольку он лишь сделает кипение более бурным.
- Понаблюдайте за кастрюлей в течение нескольких минут, удостоверившись, что вода кипит так, как вам нужно.
- Если вы варите суп или другое блюдо, требующее длительной готовки, приоткройте кастрюлю, слегка сдвинув крышку набок. В плотно закрытой кастрюле температура будет чуть выше, чем требуется для приготовления этих блюд.
Очистка воды для питья
Вскипятите воду, чтобы уничтожить содержащиеся в ней бактерии и другие болезнетворные организмы. При кипячении воды в ней погибают практически все микроорганизмы. Однако кипячение не избавит воду от химического загрязнения.
- Если вода мутная, отфильтруйте ее , удалив частички грязи.
-
Доведите воду до бурного кипения. Микроорганизмы погибают из-за высокой температуры, а не от кипения. Однако без термометра сложно определить температуру воды, пока она не закипит. Дождитесь, чтобы вода бурлила и выделяла пар. При этом все опасные микроорганизмы погибнут.
Прокипятите воду в течение 1–3 минут (необязательно). Для большей уверенности дайте воде покипеть 1 минуту (не спеша посчитайте до 60). Если же вы находитесь на высоте более 2.000 метров (6.500 футов) над уровнем моря, покипятите воду в течение 3 минут (медленно посчитайте до 180).
- С высотой температура кипения воды уменьшается. При более низкой температуре для уничтожения микроорганизмов потребуется больше времени.
-
Охладите воду и залейте ее в закрывающуюся емкость. Кипяченая вода пригодна для питья и после охлаждения. Держите ее в чистой закрытой емкости.
Путешествуя, носите с собой компактное устройство для кипячения воды. Если у вас есть доступ к источникам электроэнергии, запаситесь кипятильником. В противном случае берите с собой походную печку либо чайник, а также топливо для разогрева или батарейки.
При отсутствии других вариантов поставьте пластиковую емкость с водой на солнце. Если вы лишены возможности вскипятить воду, залейте ее в чистый пластиковый контейнер. Поставьте контейнер с водой под прямой солнечный свет по крайней мере на шесть часов. Таким образом вы уничтожите вредные бактерии, однако этот способ менее надежен, чем кипячение.
Кипячение воды в микроволновой печи
Налейте воду в чашку или миску для микроволновки. Если у вас нет под рукой посуды, специально предназначенной для микроволновой печи, возьмите стеклянную или керамическую емкость, не содержащую металлической краски. Для проверки поместите пустую емкость в микроволновую печь, поставив рядом с ней керамическую чашку с водой. Включите печь на одну минуту. Если после этого емкость разогреется, она не подходит для микроволновой печи.
Поместите в воду какой-либо предмет, безопасный для использования в микроволновой печи. Это также облегчит парообразование. Используйте деревянную ложку, палочку для еды или мороженого. Если вам не нужна чистая вода без примесей, можете добавить в нее ложку соли или сахара.
- Не используйте пластиковые емкости с гладкой внутренней поверхностью – это затруднит парообразование.
-
Поставьте емкость с водой в микроволновку. В большинстве микроволновых печей края вращающегося подноса разогреваются быстрее, чем его середина.
-
Нагревайте воду короткими интервалами, периодически помешивая. В целях безопасности выясните время, рекомендуемое для нагрева воды, заглянув в руководство по эксплуатации вашей микроволновой печи. Если у вас нет инструкции к печи, попробуйте нагревать воду 1-минутными интервалами. После каждой минуты осторожно перемешивайте воду и вынимайте из печи, проверяя ее температуру. Если емкость очень горячая, и вода выделяет пар, она готова.
- Если вода остается холодной после нескольких минут разогрева, увеличьте интервал до полутора-двух минут. Время нагрева зависит от мощности микроволновой печи и количества воды.
- Не старайтесь достичь стадии "бурного кипения" в микроволновке. Хотя вода и разогреется до необходимой температуры, процесс кипения будет менее выраженным.
Возьмите кастрюлю с крышкой. Крышка будет удерживать тепло внутри кастрюли, и вода закипит быстрее. В большой кастрюле вода закипает медленнее, однако форма кастрюли не играет заметной роли.
Налейте в кастрюлю холодную воду из-под крана. Горячая вода из крана может впитать в себя свинец из водопроводных труб, поэтому ее лучше не использовать для питься и приготовления пищи. Итак, наберите в кастрюлю холодной воды. Не заполняйте кастрюлю доверху, чтобы вода не выплескивалась при кипении, и не забудьте оставить место для продуктов, которые вы собираетесь варить в кастрюле.
Добавьте соли для вкуса (необязательно). Соль почти не влияет на температуру кипения, даже если вы насыплете ее столько, что вода превратится в морскую! Добавьте немного соли, чтобы придать вкус пище – например, макароны при варке впитывают соль вместе с водой.
Поместите кастрюлю на сильный огонь. Поставьте кастрюлю с водой на плиту и включите под ней сильный огонь. Накройте кастрюлю крышкой, что немного ускорит закипание воды.
Различайте стадии кипения. Для приготовления большинства блюд требуется слабо либо бурно кипящая вода. Научитесь распознавать эти стадии кипения, а также несколько других признаков, позволяющих судить о температуре воды: