Главная › Новости

ТЕМПЕРАТУРА ЗАКИПАНИЯ ВОДЫ: Зависимость температуры кипения воды от высоты над уровнем моря

Опубликовано: 30.09.2018

Евгений Федорович об устройстве атомных электростанций

Кипяток – вода, доведенная до температуры кипения. Из приведенных рассуждений видно, что с уменьшением внешнего давления должна понижаться и температура кипения жидкости. Если в жидкости растворено летучее вещество, то температура кипения раствора понижается.

Температура кипения при атмосферном давлении приводится обычно как одна из основных физико-химических характеристик химически чистого вещества. Однако данные о температуре кипения сверхчистых веществ, в частности — таких органических жидкостей, как эфир и бензол, могут иметь существенные отличия от обычных табличных данных. Это связано с образованием ассоциатов, которые могут накапливаться в жидкости в отсутствие воды, как медиатора установления равновесного состояния.

Кипение – процесс перехода вещества из жидкого в газообразное состояние (парообразование в жидкости). Кипение воды является сложным процессом, который происходит в четыре стадии. Рассмотрим пример кипения воды в открытом стеклянном сосуде. Как только повышается температура, возрастает давление насыщенных пузырьков, в результате чего они увеличиваются в размере. Наконец, на четвертой стадии кипения вода начинает интенсивно бурлить, появляются большие лопающиеся пузыри и брызги (как правило, брызги означают, что вода сильно перекипела).

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. В соленой воде молекулы воды присоединяются к ионам соли – данные процесс имеет название «гидратация».

Поэтому при кипении из молекул пресной воды парообразование происходит быстрее. На закипание воды с растворенной солью потребуется больше энергии, в качестве которой в данном случае выступает температура.

Вода кипит при +100 °С

При снижении окружающего давления вода закипает и испаряется быстрее. 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. Обычно кипяченую воду применяют для заваривания кофе и чая, а также для дезинфекции овощей и фруктов и т.д.

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.

При какой температуре закипает вода?

Хотя бы дали определение что кипение это парообразование не на поверхности а внутри воды, потому что просто испарение происходит всегда и это не кипение. И кстати, вакуум это пустота и ни какого давления в вакууме по определению быть не может и в реальности такой вакуум не существует ни где, кроме учебников.

Я откуда-то знал, что на высоте вода кипит при температуре ниже 100С — 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. Обычная вода закипает при 100 °С — в справедливости этого утверждения мы не сомневаемся, а градусник легко это подтверждает. Но, чтобы понять, как достичь только что описанных эффектов, необходимо разобраться в механизме кипения воды и любых других жидкостей.

Однако температура окружающей воды слишком мала, отчего пар в пузырьках конденсируется и сжимается, а под давлением воды эти пузырьки лопаются. Из этого правила можно сделать простой вывод — жидкость может закипать при совершенно разных температурах, а добиться этого можно изменением давления жидкости.

Однако существует еще одна возможность нагрева воды до больших температур без кипения. 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. Обычную воду при некоторых усилиях можно нагреть до +130 °С и она не вскипит.

В этом случае также образуется перегретая жидкость, способная вскипеть при минимальном воздействии. Итак, вода далеко не всегда закипает при +100 °С — все зависит от давления внешней среды или внутри сосуда. Бурное образование пузырьков во всем объеме жидкости и называется кипением. Температура кипения вещества зависит также от наличия примесей.

Эксперименты по изучению особенностей кипения воды

Непосредственные наблюдения за поведением жидкости свидетельствуют, что при некоторых температуре и давлении в жидкостях начинается процесс кипения. Обычно в жидкости или на стенках сосуда, в котором она находится, присутствуют пузырьки растворенного в ней воздуха. При нагревании жидкости растворимость содержащихся в ней газов понижается.

Газовые пузырьки в процессе закипания играют роль аналогичную той, которую играют ионы или пылинки при конденсации. В эти пузырьки происходит испарение окружающей их жидкости, вследствие чего пузырьки наполняются насыщенным паром, давление которого с повышением температуры увеличивается. Расчеты показывают, что вклад гидростатического давления и давления Лапласа существенной роли в этом процессе не играют.

Рассмотрев механизм закипания жидкости, подчеркнем, что кипение существенно отличается от испарения. Если процесс кипения начался, температура жидкости, несмотря на продолжающееся сообщение теплоты, не повышается. Она так и останавливается на точке кипения до тех пор, пока не выкипит вся жидкость. Во-вторых, в процессе кипения жидкость испаряется не только с поверхности, но и с поверхности пузырьков внутри жидкости.

Пар – это газообразное состояние воды. Когда пар поступает в воздух, то он, как и другие газы, оказывает на него определенное давление. В отличие от простого испарения при кипении жидкость переходит в пар не только со свободной поверхности, но и по всему объему – внутрь образующихся пузырьков.

Читайте также: