Киренето е процес на промяна на агрегатното състояние на дадено вещество. Когато говорим за вода, имаме предвид промяната от течност в пара. Важно е да се отбележи, че кипенето не е изпаряване, което може да се случи дори при стайна температура. Също така, не бъркайте с кипене, което е процес на нагряване на водата до определена температура. Сега, когато разбираме понятията, можем да определим при каква температура кипи водата.
Процес
Процесът на трансформиране на агрегатното състояние от течно в газообразно е сложен. И въпреки че хората не го виждат, има 4 етапа:
- На първия етап се образуват малки мехурчета на дъното на нагрятия контейнер. Могат да се видят и отстрани или на повърхността на водата. Те се образуват поради разширяването на въздушните мехурчета,които винаги се намират в пукнатините на съда, където се нагрява водата.
- На втория етап обемът на мехурчетата се увеличава. Всички те започват да се втурват на повърхността, тъй като вътре в тях има наситена пара, която е по-лека от водата. С повишаване на температурата на нагряване налягането на мехурчетата се увеличава и те се изтласкват на повърхността поради добре познатата сила на Архимед. Характерният бълбукащ звук може да се чуе, докато мехурчетата непрекъснато се разширяват и свиват.
- В третия етап на повърхността могат да се видят голям брой мехурчета. Това първоначално създава облачност във водата. Този процес се нарича популярно "варене на белия ключ" и продължава кратък период от време.
- На четвъртия етап водата кипи интензивно, на повърхността се появяват големи спукани мехурчета, възможно е пръскане. Най-често пръските означават, че течността е достигнала максималната си температура. Парата ще започне да излиза от водата.
Известно е, че водата кипи при температура от 100 градуса, което е възможно само на четвъртия етап.
Температура на парата
Парата е едно от състоянията на водата. Когато попадне във въздуха, тогава, подобно на други газове, той упражнява определен натиск върху него. По време на изпаряване температурата на парата и водата остава постоянна, докато цялата течност промени състоянието си на агрегатиране. Това явление може да се обясни с факта, че при кипене цялата енергия се изразходва за превръщане на водата в пара.
В самото начало на кипене, влажнанаситена пара, която след изпаряването на цялата течност става суха. Ако температурата му започне да надвишава температурата на водата, тогава такава пара се прегрява и по своите характеристики ще бъде по-близо до газа.
Вряща солена вода
Интересно е да се знае при каква температура кипи вода с високо съдържание на сол. Известно е, че тя трябва да е по-висока поради съдържанието на Na+ и Cl- йони в състава, които заемат площ между водните молекули. Този химичен състав на вода със сол се различава от обичайната прясна течност.
Факт е, че в солената вода има реакция на хидратация - процесът на прикрепване на водни молекули към солните йони. Връзката между молекулите на прясна вода е по-слаба от тези, образувани по време на хидратация, така че кипящата течност с разтворена сол ще отнеме повече време. С повишаване на температурата молекулите във водата, съдържаща сол, се движат по-бързо, но има по-малко от тях, поради което сблъсъците между тях се случват по-рядко. В резултат на това се произвежда по-малко пара и следователно нейното налягане е по-ниско от парния напор на прясна вода. Следователно е необходима повече енергия (температура) за пълно изпаряване. Средно, за да сварите един литър вода, съдържаща 60 грама сол, е необходимо температурата на кипене на водата да се повиши с 10% (тоест с 10 C).
Зависимости на кипене от налягане
Известно е, че в планините, независимо от химическия състав на водата, точката на кипене ще бъде по-ниска. Това се дължи на факта, че атмосферното налягане на височинаПо-долу. Нормалното налягане се счита за 101,325 kPa. При него точката на кипене на водата е 100 градуса по Целзий. Но ако се изкачите на планина, където налягането е средно 40 kPa, тогава водата ще заври там при 75,88 C. Но това не означава, че готвенето в планината ще отнеме почти половината от времето. За топлинна обработка на продуктите е необходима определена температура.
Смята се, че на височина от 500 метра над морското равнище водата ще кипи при 98,3 C, а на височина от 3000 метра точката на кипене ще бъде 90 C.
Забележете, че този закон работи и в обратната посока. Ако течност се постави в затворена колба, през която парата не може да премине, тогава с повишаване на температурата и образуване на пара налягането в тази колба ще се увеличи и кипенето при повишено налягане ще настъпи при по-висока температура. Например, при налягане от 490,3 kPa, точката на кипене на водата ще бъде 151 C.
Вряща дестилирана вода
Дестилираната вода е пречистена вода без никакви примеси. Често се използва за медицински или технически цели. Като се има предвид, че в такава вода няма примеси, тя не се използва за готвене. Интересно е да се отбележи, че дестилираната вода кипи по-бързо от обикновената прясна вода, но точката на кипене остава същата – 100 градуса. Въпреки това, разликата във времето на кипене ще бъде минимална - само за част от секундата.
В чайник
Често хората се чудятпри каква температура кипи водата в чайника, тъй като именно тези устройства използват за кипене на течността. Като се има предвид факта, че атмосферното налягане в апартамента е равно на стандартното, а използваната вода не съдържа соли и други примеси, които не трябва да има, тогава точката на кипене също ще бъде стандартна - 100 градуса. Но ако водата съдържа сол, тогава точката на кипене, както вече знаем, ще бъде по-висока.
Заключение
Сега знаете при каква температура кипи водата и как атмосферното налягане и съставът на течността влияят на този процес. В това няма нищо сложно и децата получават такава информация в училище. Основното нещо, което трябва да запомните е, че с понижаване на налягането точката на кипене на течността също намалява, а когато се покачва, тя също се увеличава.
В интернет можете да намерите много различни таблици, които показват зависимостта на точката на кипене на течност от атмосферното налягане. Те са достъпни за всеки и се използват активно от ученици, студенти и дори учители в институти.
