Как заставить воду кипеть при комнатной температуре

Если наполнить чайную ложку веществом, из которого состоят нейтронные звезды, то ее вес будет равняться примерно 110 миллионам тонн!

—>СТАТИСТИКА —>

—>МЫ ВКОНТАКТЕ —>

—>НЕМНОГО РЕКЛАМЫ —>

Наши спонсоры

Описание:

Кипение — процесс интенсивного парообразования, проходящий при определённой температуре — температуре кипения.

Все мы прекрасно знаем, что вода закипает при температуре 100˚С. Почему же жидкости закипают?

Всё дело в микропузырьках газа, которые находятся внутри жидкости. В ходе нагревания внутри этих пузырьков начинает накапливаться пар. С увеличением температуры количество пара внутри пузырьков растёт и пузырьки начинают увеличиваться.

В момент, когда давление внутри пузырька сравнивается с наружным давлением, пузырёк отрывается от стенки сосуда и поднимается вверх. На поверхности жидкости он лопается и выпускает накопленный пар во внешнюю среду (при этом выпущенный пар «уносит» с собой часть энергии, тем самым охлаждая жидкость). Таким образом кипение при постоянном давлении может происходить только при определённой температуре.

Если же мы увеличим интенсивность нагрева жидкости, то количество пузырьков увеличиться и кипение будет протекать более интенсивно, а значит пар будет «уносить» ещё большее количество энергии, тем самым мешая дальнейшему повышению температуры жидкости. В таком равновесном состоянии жидкость будет находиться вплоть до полного её выкипания.

Если простыми словами, то: как бы вы не увеличивали огонь под кастрюлей с водой (хоть пионерский костер под ней разложите), температура воды в кастрюле не увеличится, если она уже закипела. Эта температура (температура кипения) будет оставаться постоянной, а увеличится только скорость кипения.

А можно ли изменить температуру кипения?

Можно! Температура кипения напрямую зависит от внешнего давления. При понижении давления время насыщения пузырьков паром уменьшиться (потому что им нужно «накачаться» до меньшего давления), а это значит, что пузырьки начнут всплывать активнее и кипение будет происходить при более низкой температуре!

Как же вскипятить воду при комнатной температуре? Очень просто! Для этого нужно лишь понизить внешнее давление до 0,04 атмосферного. Жаль только, что чай в таком кипятке завариться не сможет.

С подобной проблемой сталкиваются альпинисты: на высоте 2 километров над уровнем моря, вода начинает закипать при температуре 95 ˚С, а на высоте 5 километров при температуре 83 ˚С. В таком кипятке приготовление пищи значительно затягивается, а варка некоторых продуктов становится в принципе невозможной. (еда приготавливается из-за высокой температуры, а не от кипения)

Объяснение опыта:

В данном случае, с помощью специального насоса, из склянки с водой откачивается воздух. При этом давление внутри склянки падает. Чем ниже давление – тем заметнее становятся пузырьки внутри жидкости. Когда же давление уменьшается примерно до 0,04 атмосферного – жидкости внутри склянки закипает.

Это интересно:

А вы знали, что скороварки также работают благодаря связи температуры кипения жидкости с внешним давлением? В отличие от нашего опыта, в скороварках используется обратный принцип работы: давление внутри скороварки умышленно повышается, что приводит к увеличению температуры кипения. Таким образом пища готовиться гораздо быстрее, нежели при использовании привычных нам кастрюль.

Закипятить воду при комнатной температуре может каждый из вас в домашних условиях. Для этого достаточно налить в медицинский шприц немного воды и, заткнув пальцем выходное отверстие, оттянуть поршень. Давление в шприце понизится и образуются пузырьки по всему объему жидкости – вода закипела.

Источник

можно ли заставить воду кипеть,охлажая её?

Оказывается, при определенных условиях может. Вскипятим воду в колбе и плотно закроем отверстие пробкой. Начнем охлаждать колбу, поливая ее холодной водопроводной водой. Все это время вода внутри колбы будет кипеть! В конце концов колба остывает настолько, что ее можно спокойно держать голыми руками, однако вода внутри колбы все еще будет кипеть, когда мы будем лить на нее холодную воду.

Вода кипит при комнатной температуре оттого, что в колбе почти нет воздуха – его вытеснил пар во время кипения. Когда мы льем на колбу холодную воду, пар остывает и конденсируется. В результате в колбе образуется вакуум – разреженное пространство. Давление над водой, а следовательно, и в воде понижается. Это создает благоприятные условия для кипения – образования пузырьков с паром внутри жидкости. Причем настолько благоприятные, что пузырьки становятся чуть ли не с саму колбу размером
На газовую плитку с рассекателем (можно воспользоваться и электрической) ставим огнеупорную литровую колбу, до половины заполненную холодной водой, доводим воду до кипения. Закрываем отверстие колбы пробкой. Снимаем колбу с плиты, аккуратно переворачиваем вверх дном и вставляем в кольцо, закрепленное в штативе над ведром. Начинаем охлаждать колбу, поливая ее водопроводной водой из кувшина — вода в колбе продолжает кипеть. Через некоторое время детям разрешается потрогать кипящую колбу руками. Для большинства результат неожидан: кипевшая только что на их глазах колба — чуть теплая! Удивление — великая воспитательная сила.

Источник

Ускоряет ли соль кипение воды и другие мифы о пузырьках

Почему варить пасту в Гималаях вы будете вечно? Правда ли, что лучше кипятить холодную воду, а не горячую? Всю правду о кипении нам рассказал основатель телеграм-канала Food and Science Всеволод Остахнович.

Иногда такая простая вещь, как кастрюля с водой, может преподнести неожиданно много проблем. Особенно, если вы выльете её кому-то на голову зимой в Оймяконе. Шутки шутками, но не зря же говорят про плохого повара, что он даже воду вскипятить не может.

Вся правда об испарении

В обычном состоянии молекулы воды связаны друг с другом. Лишь самые быстрые из них, чья энергия выше остальных, умудряются улетать из кастрюли. Это называется испарение. Оно, кстати, происходит не только с поверхности, но и в объеме жидкости.

Вода всегда содержит в себе растворенный воздух. В результате увеличения температуры его растворимость уменьшается, и он стремится наверх. Когда его давление становится равно или выше атмосферного давления, происходит кипение. И мы видим, как десятки, а затем сотни маленьких пузырьков устремляются наверх.

Обычно вода кипит при температуре 100 °С. Но это «обычно» для каждого своё. В Гималаях, например, вода кипит при 70 °С. Пониженное атмосферное давление в горах означает, что молекулам воды нужно меньше энергии, т.е. тепла, чтобы испариться. Поэтому пытаться размягчить бобы или отварить пасту на высоте – медленное самоубийство.

Но если вы взяли с собой скороварку, то вы снова в игре. Ни одна приличная горная семья не обходится без этого устройства. Принцип его работы прост: герметичная крышка не позволяет образовавшемуся пару ускользнуть. Оставаясь внутри, он увеличивает давление на жидкость, поэтому молекулам нужно больше энергии, чтобы закипеть. Так средняя скороварка или автоклав, который работает по той же схеме, в среднем увеличивает температуру закипания воды на 20 °С. Независимо от того, готовите вы свое рагу в горах, на плато или в пещере.

Таким образом, температура кипения воды определяется давлением окружающей среды. Чем оно ниже, тем при более низкой температуре закипает жидкость, и наоборот. Кстати, профессиональные повара, путешествуя по миру со своими блюдами, всегда делают поправку на высоту над уровнем моря.

Вам крышка

Идею с созданием внутреннего давления можно использовать, даже когда хочешь просто вскипятить воды летом. Обычная крышка на кастрюле позволит вам помыться немного быстрее – с ней вода будет горячее в среднем на 12 °С.

Но не всё так просто. Вселенной есть, чем удивить вас, уважаемые повара. Допустим, вы решили сварганить рагу в духовом шкафу. Выставляем температуру на 140 °С, засовываем гусятницу внутрь, сидим и спокойно наслаждаемся воскресным утром на кухне. В конце концом, температура внутри блюда должна дойти до 100 °С, верно? Нет. Все дело в испарительном охлаждении. Молекулам при испарении требуется огромное количество энергии, которую они попросту забирают у самой жидкости, охлаждая её. Поэтому рагу в открытой посуде в духовке дойдет примерно до 85 °С. Но есть и хорошие новости: это оптимальная температура для приготовления такого блюда.

Мифы о кипячении

1. Холодная вода закипает быстрее горячей

Абсолютно неверно. Скорость нагревания зависит от разницы начальной температуры и окружающей (например, огня конфорки), поэтому холодной воде сначала нужно добрать градусов для разогрева, а значит она будет закипать дольше.

Но всё равно лучше использовать холодную воду, поскольку в ней содержится меньше растворенных солей из муниципальных труб и посторонних ароматов.

2. Соль повышает температуру кипения

В принципе, да, но на кухне этим значением в доли градуса можно пренебречь. Чтобы повысить температуру на один градус по Цельсию, необходимо будет растворить больше 100 граммов соли. А это означает очень соленые пельмени.

«Но, погодите, я же сам видел, как вода начинает активнее бурлить, если подкинуть немного соли перед её закипанием. Значит, всё-таки есть какой-то эффект?». Есть, но только не реальный эффект, а его видимость. Внутри любого сотейника всегда есть какие-то царапинки. Именно эти неровности становятся местом зарождения пузыриков. По-научному, местами нуклеации или начальными зародышами паровой фазы. Кристаллы соли, попадая в воду, формируют сотни таких участков, которые и позволяют пузырькам быстрее убегать, создавая иллюзию мгновенного закипания.

То же самое происходит и в бокале шампанского. Тоненький ручеек, который мы так часто видим, льющимся со дна бокала – это 100% какая-то микроскопическая песчинка или неоднородность. Хотя всегда остаётся шанс, что вы просто решили вскипятить свой аперитив.

3. Кстати, об алкоголе. Говорят, что он полностью улетучивается при приготовлении

Да, температура его кипения 78 °С, поэтому многие предполагают, что он испарится раньше, чем закипит вода. Но это неверно, ведь он разбавлен в вашем блюде, смеси не ведут себя также, как чистые вещества. Даже после трёх часов на огне при температуре свыше 80 °С, около 5% алкоголя всё же останется. А если блюдо готовить в узком и высоком сотейнике при низкой температуре с закрытой крышкой, то содержание алкоголя в финале может повыситься до 49%. Хотя, надеюсь, что это не ваш стиль готовки.

4. Кипятить одну и ту же воду в чайнике дважды нельзя, потому что образуется тяжёлая вода

Этот миф из советского ядерного прошлого. Что же такое тяжёлая вода? Это вода, в состав которой входит дейтерий — тяжёлый водород — из-за чего её так и назвали. Получается она при электролизе, т.е. при прохождении через неё тока.

Открыта была в 1932 году, кому-то принесла Нобелевскую премию, использовалась в ядерных реакторах. Возможно, эта связь именно отсюда.

Но чтобы получить 1 литр тяжёлой воды, в чайник нужно будет налить 2,1•10 в 30 степени тонн воды. Это в 300 миллионов раз превышает массу Земли.

Нелогичная наука

Когда уже кажется, что всё понятно, на сцену выходит эффект Лейденфроста. Несмотря на «холодную» фамилию, вклад Иоганна Готлоба связан с нагретыми поверхностями.

Благодаря его «Трактату о некоторых свойствах обыкновенной воды» на свет появился однофамильный эффект Лейденфроста. Оказывается, если капля воды попадет на очень горячую поверхность, то пар, который незамедлительно образуется, окутает её, буквально поднимет над поверхностью и будет катать по всей сковороде.

Самое интересное, что, несмотря на температуру, такая капля будет испаряться дольше своих более холодных собратьев, потому что пар будет выступать изолятором и ограждать этот кусочек воды от накаленной поверхности. Чудеса в сковороде!

Особенно круто этот эффект работает в паре с молоком. Налейте его слишком рано, и вам обеспечен слой пригоревших белков, но стоит разогреть сотейник посильнее, и эффект Лейденфроста поможет молоку не пригореть. И ваша гречневая каша будет радовать вас еще неделю.

Источник

Как можно вскипятить воду посредством охлаждения

Простой прибор, с которым мы имели дело в предыдущем разделе, может служить и для другого опыта, который кажется очень парадоксальным. На этот раз бутылка не должна лопнуть.
Следовательно она должна быть из прочного стекла и иметь круглую форму. Ее следует теперь наполнить водой до половины, а не только на несколько сантиметров, как раньше. Теперь доведем воду до кипения и закроем бутылку, в то время когда пар еще энергично выделяется, чтобы, когда пар сгустится, воздух не мог бы войти внутрь бутылки. Когда мы поставим бутылку на подставку, вода перестанет кипеть. Если теперь смочить холодной водой ту часть бутылки, где находится пар, то сейчас же вода начнет кипеть. Когда кипение прекратится, то его легко возобновить — поливая бутылку холодной водой. Конечно это можно повторять лишь в течение некоторого времени, пока вода не охладится настолько, что уже не будет более в состоянии закипать. Это парадоксальное явление объясняется тем, что температура кипения всех жидкостей зависит от давления, под которым они находятся. Сначала, когда бутылка была закрыта, внутри давление было равно внешнему давлению, так как пар был в состоянии выходить наружу, преодолевая атмосферное давление.
Когда же мы закроем бутылку, сгустим пар с помощью холодной воды, то внутри давление уменьшится. Сравнительно с этим уменьшенным давлением энергия движения молекул воды будет еще достаточно велика, чтобы сделать возможным переход молекул в пространство над жидкостью без помощи посторонней энергии. Или, иными словами, вода может теперь кипеть без нагревания. Мы достигаем в этом случае уменьшения давления над жидкостью (при помощи охлаждения пара) того же самого, что мы обыкновенно получаем путем повышения энергии колебаний молекул воды (нагревание воды пламенем). В этом случае кипение будет идти за счет тепловой энергии самой воды, а не за счет энергии пламени. Так как при переходе воды из жидкости в парообразное состояние происходит поглощение тепловой энергии, то в такой воде, после кипения, будет меньше тепла, чем было прежде.
Это действительно и наблюдается на самом деле! Если кипение повторять нисколько раз, то вода станет так холодна, что ее свободно можно будет держать в руках. Кто-нибудь на это может возразить, что неудивительно, если вода в бутылке холодна, так как мы в изобилии лили холодную воду на ее поверхность! В ответ на это мы сделаем еще один опыт, который поучителен и в другом отношении. На рис.42 показаны две одинаковые бутылки, соединенные пробкой, через которую проходит трубка. Длинный конец трубки должен выдаваться над поверхностью воды или его изгибают, как показано на рисунке, или же берут прямую стеклянную или металлическую трубку и короткую резиновую трубку. Через резиновую трубку протягивают кусок изогнутой проволоки, которая придает ей нужную форму. Когда вода кипит, бутылки должны находиться в положении А, при котором пар выгоняет воздух из обеих бутылок. Потом бутылки можно соединить друг с другом и привести в положение ВС.

Рис.42. Вода, кипящая под уменьшенным давлением

В данном случае бутылка В служит лучшим конденсатором, чем верхняя часть бутылки на рис. 41, так как она представляет большую поверхность и поэтому дает более сильное охлаждение. Вследствие этого вода в С скорее доходит до кипения. Кроме того, этот опыт объясняет причину кипения еще лучше, чем прибор на рис.41. Во-первых, здесь нет прямого охлаждения воды в С, благодаря обливанию бутылки водой. И если теперь вода в С при кипении быстрее охлаждается, чем когда она не кипит, то ясно, что причина этого лежит в потере тепла на кипение. Во-вторых, у нас нет подозрения, что вода, которая образуется благодаря сгущению паров в В, способствует своим смешением с кипящей водой ее удивительному охлаждению.

Источник