Защо човек започва да ври вода, преди да я пие? Правилно, за да се предпазите от много патогенни бактерии и вируси. Тази традиция дойде на територията на средновековна Русия още преди Петър Велики, въпреки че се смята, че именно той донесе първия самовар в страната и въведе обреда на небързано вечерно пиене на чай. Всъщност нашите хора са използвали един вид самовар в древна Русия, за да правят напитки от билки, плодове и корени. Тук кипенето се изискваше главно за извличане на полезни растителни екстракти, а не за дезинфекция. Всъщност по това време дори не се знаеше за микрокосмоса, където живеят тези бактерии и вируси. Въпреки това, благодарение на кипене, страната ни беше заобиколена от глобални пандемии от ужасни болести като холера или дифтерия.
Скала на Целзий
Великият метеоролог, геолог и астроном от Швеция, Андерс Целзий, първоначално използва стойността от 100 градуса, за да посочи точката на замръзване на водата при нормални условия, а точката на кипене на водата е приета за нула градуса. И след негосмърт през 1744 г., не по-малко известна личност, ботаникът Карл Линей и наследникът на Целзий Мортен Стрьомер, обърна тази скала с главата надолу за по-лесно използване. Въпреки това, според други източници, самият Целзий е направил това малко преди смъртта си. Но във всеки случай стабилността на показанията и разбираемото дипломиране повлияха на широкото използване на използването му сред най-престижните научни професии по това време - химиците. И въпреки факта, че обърнатата надолу марка на скалата при 100 градуса поставя точката на стабилно кипене на водата, а не началото на нейното замръзване, скалата започва да носи името на основния си създател, Целзий.
Под атмосферата
Не всичко обаче е толкова просто, колкото изглежда на пръв поглед. Разглеждайки всяка диаграма на състоянието в P-T или P-S координати (ентропията S е пряка функция на температурата), виждаме колко тясно са свързани температурата и налягането. Точката на кипене на водата също се променя с налягането. И всеки катерач е добре запознат с това свойство. Всеки, който поне веднъж в живота си е разбрал височини над 2000-3000 метра над морското равнище, знае колко трудно е да се диша на височина. Това е така, защото колкото по-високо се качваме, толкова по-рядък става въздухът. Атмосферното налягане пада под една атмосфера (под N. O., тоест под „нормалните условия“). Точката на кипене на водата също пада. В зависимост от налягането на всяка височина, може да кипи при осемдесет и шестдесет градуса по Целзий.
Тенджери под налягане
Въпреки това, трябва да се помни, че въпреки че основните микроби умират при температури над шестдесет градуса по Целзий, много от тях могат да оцелеят при осемдесет градуса или повече. Ето защо постигаме вряща вода, тоест довеждаме температурата й до 100 ° C. Има обаче интересни кухненски уреди, които ви позволяват да намалите времето и да загреете течността до високи температури, без да я кипвате и да губите маса чрез изпаряване. Осъзнавайки, че точката на кипене на водата може да се променя в зависимост от налягането, инженери от Съединените щати, базирани на френски прототип, запознаха света с тенджера под налягане през 20-те години на миналия век. Принципът на неговото действие се основава на факта, че капакът е плътно притиснат към стените, без възможност за отстраняване на пара. Вътре се създава повишено налягане и водата кипи при по-високи температури. Такива устройства обаче са доста опасни и често водят до експлозии и сериозни изгаряния на потребителите.
В идеалния случай
Нека да разгледаме как процесът идва и си отива. Представете си идеално гладка и безкрайно голяма нагревателна повърхност, където разпределението на топлината е равномерно (еднакво количество топлинна енергия се подава на всеки квадратен милиметър от повърхността), а коефициентът на грапавост на повърхността клони към нула. В този случай при n. г. кипенето в ламинарен граничен слой ще започне едновременно по цялата повърхност и ще настъпи мигновено, като незабавно ще се изпари целият единичен обем течност, разположен на повърхността му. Това са идеални условия, в реалния живот това не се случва.
Реалност
Нека да разберем каква е началната точка на кипене на водата. В зависимост от налягането, той също променя своите стойности, но основното тук се крие в това. Дори ако вземем най-гладката, според нас, тиган и го поставим под микроскоп, тогава в окуляра му ще видим неравни ръбове и остри чести върхове, стърчащи над основната повърхност. Предполагаме, че топлината към повърхността на тигана се подава равномерно, въпреки че в действителност това също не е напълно вярно твърдение. Дори когато тиганът е на най-голямата горелка, температурният градиент е неравномерно разпределен върху печката и винаги има локални зони на прегряване, отговорни за ранното завиране на водата. Колко градуса са едновременно по върховете на повърхността и в нейните низини? Повърхностните върхове 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. Топлопроводимостта на върховете е един и половина до два пъти по-висока от тази на низините.
Температури
Ето защо първоначалната точка на кипене на водата е около осемдесет градуса по Целзий. При тази стойност повърхностните пикове доставят достатъчно топлина, за да заври моментално течността и да образува първите видими за окото мехурчета, които плахо започват да се издигат на повърхността. Каква е точката на кипене на водатанормално налягане - питат мнозина. Отговорът на този въпрос може лесно да бъде намерен в таблиците. При атмосферно налягане се установява стабилно кипене при 99,9839 °C.
