При каких условиях будет кипеть вода

Непостоянная величина, или какова температура кипения воды

Кипение воды без ее нагревания – явление обыденное. Его обязательно демонстрировали на школьных уроках физики.

Как же можно достичь кипения воды, не прибегая к воздействию на нее температуры, и почему это возможно – целевые вопросы, затрагиваемые в этой публикации.

Что это такое?

Температура кипения воды – это граница ее фазового перехода из жидкого состояния в газообразное (пар). Причем в этот момент все тепло поглощается этим пограничным процессом, не позволяя воде продолжать греться. Она не нагревается выше 100С, в отличие от пара.

От чего зависит?

Это параметр зависим от следующих факторов:

Нагрев. Он заставляет молекулы воды двигаться быстрее, постепенно уравнивая давление ее насыщенного пара с атмосферным.

При достаточном нагревании их значения выравниваются. В этот момент вода начинает кипеть.

Давление окружающей среды – второй по значимости фактор после нагрева. Его сокращение снижает порог закипания.

Чистота воды незначительно, но влияет на ее закипание. Частицы посторонних включений тяжелее водяных, и для их разгона нужно больший разогрев. Поэтому чем сильнее загрязнение воды, тем выше граница ее закипания.

Чему равна в нормальных условиях?

Состояние, при котором давление составляет 760 мм. рт. ст (101,325 кПа) при 0С, принимают нормальным. Чистая вода в таком состоянии закипает при 100С.

Почему H2O закипает именно при 100 градусах?

Нагрев приводит к отделению растворенного воздуха от H2O и образованию микроскопических пузырей. Чем горячее она становится, тем больше вырастает их объем и количество. При этом их пространство заполняется паром, давление которого также растет.

Постепенно пар становится насыщенным. Пузыри укрупняются и, ускоряясь, покидают воду.

Этому процессу свойственны следующие этапы:

• образование мелких пузырьков и их группировка на дне и стенках емкости;
• рост количества и объема пузырей, а также скорости их подъема на поверхность, что сопровождается характерным звуком;
• массовое всплытие и ускорение движения пузырьков вызывает усиление звука бурления и изменение его тональности.

На последней стадии объем паровых пузырей максимален. Давление пара и атмосферы соизмеримы, что и провоцирует фазовый переход и сильное бурление. Если значение давления атмосферы близко к нормальному, то описанный процесс протекает именно при 100С.

Может ли кипеть при нагреве более или менее 100С?

Из вышесказанного следует утвердительный ответ. Достаточно искусственно повысить давление, окружающее воду, или растворить в ней какое-нибудь вещество. Опыт показывает, что температура кипения воды повысится на 1С при добавлении в ее состав 40 граммов пищевой соли.

Напротив, в разряженном воздухе температура закипания снижается (ориентировочно около 0,2С на каждые 5 мм. рт. ст.).

Заключение

Теперь можно утверждать, что температура кипения воды не является незыблемой константой. Поэтому неудивительно, что на Эвересте она составляет порядка 69 градусов. Напротив, океаническая вода закипает только при 101С по причине своей солености.

Каноническое же значение, равное 100С, подразумевает проведение измерения с кристально чистой H2O и нормальным давлением. Разумеется, соблюсти оба требования на практике принципиально невозможно.

Источник

Признаки и показатели, или как понять, что вода закипела

Чтобы приготовить вареную пищу, нужно сначала довести воду до состояния кипения. Но есть еще одна причина для этого. Она может содержать различные микроорганизмы, в том числе вредные для человека.

Чтобы их нейтрализовать, необходимо подвергнуть ее кипячению. Процесс достаточно прост, но необходимо знать некоторые моменты.

Как понять, что вода закипела, расскажет эта статья.

С чего начинается кипение?

Кипение – это процесс перехода воды из жидкого состояния в газообразное.

Для получения кипятка потребуется источник тепла. Это может быть разогретая плита или открытое пламя.

Из спокойного состояния поверхность жидкости переходит в более подвижное. Если посуда прозрачная, можно заметить появление парового налета. Он находится над поверхностью воды.

Как определить, что вода начинает кипеть, когда это происходит? Процесс кипения начинается тогда, когда давление пара, вырабатываемого над поверхностью воды, становится равным внешнему давлению.

Каждое вещество имеет свою температуру при закипании. Для воды — это 100 градусов по шкале Цельсия.

Однако, из этого правила существует исключение. Если атмосферное давление в окружающей среде ниже среднего (т.е. 760 мм ртутного столба), то кипение может начаться при более низкой температуре. Чтобы вскипятить воду на высоте 4500-5000 метров над уровнем моря, достаточно нагреть ее до 83 градусов.

Как выглядит кипящая H2O?

Как узнать, что вода начала кипеть? Во время закипания воды ее поверхность начинает покрываться все большим количеством пузырьков.

При более долгом нахождении на источнике тепла этот процесс становится более бурным. Пузырьки начинают все более увеличиваться в размерах, это сопровождается бурлением поверхности.

Интересный факт: даже если вода будет находиться на огне в состоянии кипения в течение долгого времени, она будет выкипать, пока полностью не испарится. При этом ее температура не увеличится.

H2O, которая была доведена до кипения и сразу снята с огня, не всегда будет считаться безопасной для потребления. Чтобы избавиться от вредных микроорганизмов, емкость с кипящей водой следует держать на огне в течение 10 минут. Только после этого можно быть уверенным в ее стерильности.

В чайнике

Вода, находящаяся в чайнике на огне или плитке, по мере нагревания начинает издавать характерное потрескивание, которое сменяется шипением. На смену ему приходит слабый шум, сопровождающийся выделением пара через носик чайника. Это говорит о том, что вода закипела.

В кастрюле

Кастрюля, в отличие от чайника, более удобна в плане наблюдения за процессом закипания. Здесь своими глазами возможно увидеть все стадии кипения:

• легкое подрагивание – за счет образования на дне мелких пузырьков;
• закипание – пузырьки начинают понемногу двигаться кверху, образуя струйки, и пока их совсем немного;
• медленное кипение – пузырьки продолжают подниматься к поверхности и увеличиваются в своих размерах;
• бурное кипение – в большом объеме выделяется пар, бурление воды интенсивное и не прекращающееся при помешивании.

Что нельзя считать закипанием?

За кипение очень часто выдают процесс выделения пара, который считается его предшественником. Он называется испарением, при нем мельчайшие молекулы воды покидают ее и оседают на стенках сосуда. Характерные пузыри пара можно наблюдать только при кипении.

Заключение

Кипение воды – это довольно интересный процесс, позволяющий сделать ее безопасной для потребления. Он должен продолжаться не менее 10 минут для истребления вредоносных микроорганизмов.

Температура кипения, как считают многие, не является постоянной и зависит от атмосферного давления. Время закипания можно сократить, применяя кастрюлю меньшего размера либо увеличивая огонь на плите.

Источник

Ответ на вопрос: какая вода закипает быстрее — холодная или горячая?

Кипячение — процесс доведения вещества до кипения. Он применяется во многих сферах хозяйственной деятельности человека. В свою очередь, кипение — процесс интенсивного парообразования вещества, происходящего, как на его поверхности, так и внутри.

Хотя каждый из нас с детства неоднократно имел возможность их наблюдать, распространены заблуждения о кипении воды.

Предлагаем разобраться, какая вода закипает быстрее — холодная или горячая, в каких условиях это происходит раньше, и как ускорить этот процесс.

Почему горячая закипит скорее?

Горячая вода закипает быстрее. Почему? Для ответа рассмотрим процесс кипения воды.

В H2O присутствуют молекулы воздуха, когда она нагревается, происходит его выделение. В результате на стенках и дне посуды, в которой кипятят, оседают пузырьки.

Это наблюдается при температуре 65-70 градусов по Цельсию. В процессе нагревания, параллельно с повышением температуры, они растут, так как внутри них происходит испарение.

Пока температура воды не достигла нужного значения, пузырьки разрушаются, до того, как успеют подняться до ее поверхности. Если нагревание продолжается, они всплывают до границы с воздухом и лопаются.

При этом наблюдается выпуск пара, находящегося в пузырьке. Все это сопровождается характерным шумом, напоминающим на слух легкий хлопок.

Очевидно, что закипит и выкипит, т.е. полностью превратится в пар, вода, изначально имеющая более высокую температуру.

Чем это обусловлено?

Горячая вода закипает быстрее холодной, так как для «запуска» процесса кипения ей нужно передать извне меньше энергии.

Какой должна быть температура жидкости для ускорения процесса?

Чем выше начальная температура воды, тем скорее она закипит.

В зависимости от внешних условий, это происходит при разной температуре. Так, вода кипит ста градусах при атмосферном давлении в 1 атмосферу или 760 мм.рт.ст. (норм. атмосферное давление).

Чтобы быстрее закипеть, она должна быть нагретой почти до 100 градусов.

Но не все так просто! Чем ниже показатель атмосферного давления в данной местности, тем скорее начинается кипение воды.

Так, в городке Эль-Альто, который расположен высоко в Андах (4 тысяч метров н.у.м.), атмосферное давление меньше нормы на 39%. Там достаточно довести температуру воды примерно до 85,5 градусов, чтобы она начала кипеть.

Что еще влияет на скорость закипания?

На этот показатель влияют:

1. Наличие в воде примесей. Раньше закипит чистая. Перед закипанием молекулы примесей, не способных улетучиваться, занимают на поверхности место молекул воды, покинувших жидкость. Они тормозят процесс кипения.
2. Атмосферное давление. Закипание происходит, когда давление внутри пузырьков становится равным атмосферному, и они получают возможность всплывать на поверхность.
3. То, в какой, открытой или закрытой посуде происходит кипячение. В открытой посуде происходит испарение воды. При этом улетают молекулы с большей кинетической энергией. В результате внутренняя энергия воды уменьшается. Для закипания требуется ее повысить с помощью нагревателя. Для этого требуется время.

Заключение

Кипение — процесс, имеющий широкое применение в разных областях, от кулинарии, до сложных технологических операций в химической промышленности и в атомной энергетике. И вопрос относительно скорости закипания холодной и горячей воды хорошо изучен, не следует верить мифам.

Источник

Кипение воды в различных состояниях и условиях

Кипение — способ образования пара, происходящий при определенных значениях температуры и атмосферного давления. Изменение одного из этих условий ведет к коррекции другого. Известно, что обычно вода закипает при +100?С. При создании же вакуума, например, в специальных сушильных шкафах, этот показатель снижается и при 100 мбар составляет всего +46?С.

Как происходит кипение?

При нагреве на дне и стенках посуды с водой появляются пузырьки пара. Температура в них значительно выше, чем в остальной жидкости, а давление ниже. Когда оно становится одинаковым и внутри, и снаружи, вода начинает кипеть. Во время этого процесса, несмотря на продолжающийся нагрев, температура жидкости мало изменяется. Кипение продолжается, пока вся она не обратится в пар.

Что происходит с изменением давления?

При повышении этого показателя, соответственно, увеличивается и температура. Так, в герметично закрытой пароварке кипение происходит при +120?С.

Понижение атмосферного давления в естественных условиях можно наблюдать при восхождении в горы. На высоте 6000 метров температура кипения воды составляет +80?. Заварить чай там довольно сложно. Зато в подземной шахте кипяток будет более горячий, чем где-либо еще.

Вакуум

Дальнейшее снижение давления естественным путем невозможно, но оно достигается в лабораторных условиях. Такая разреженная среда называется вакуум. При давлении в нем 0,001 атмосфер вода закипит при температуре +6,7?. Эти свойства используются в работе вакуумных сушильных шкафов. В условиях герметизации и отсутствия воздуха удаление остатков влаги из продуктов происходит при более низкой температуре, что позволяет сохранить в них полезные вещества.

Космос

Здесь кипячение выглядит по-другому. При повышении температуры жидкость не поднимается к поверхности, а остается на дне и продолжает нагреваться дальше. Вода, более удаленная от источника тепла, изменяется мало. Формирующиеся пузырьки пара не поднимаются на поверхность, а объединяются в один большой, который колышется в жидкости.

Источник

Просто о сложном: все о кипении воды в чайнике, температуре и других нюансах процесса

Кипячение воды в чайнике – насущное ежедневное занятие. Однако далеко не каждый знает, от чего зависит температура закипания, сколько времени понадобится, чтобы в тех или иных условиях довести чайник до нее и каковы причины возникающих при этом различных неполадок.

Рассмотрим детально основные аспекты этого процесса: какова температура кипения воды в чайнике, от чего зависит закипание жидкости и т.д.

От чего зависит закипание в домашних и других условиях?

Кипением называется усиленное образование пара в массе и на поверхности воды.

Однако традиционное испарение вещества происходит при любых условиях. Закипание же происходит только по достижении определенных условий – температуры и внешнего давления.

Например, для воды в нормальных условиях (760 мм. рт. ст.) этот показатель равняется 100С. С другой стороны, он легко изменяется. Кроме того, на точку кипения влияют различные, растворенные в воде примеси. В большинстве случаев это соли – естественные, придающие жесткость, либо искусственно добавленные, например, пищевая поваренная.

Отметка в 100С – приведена для дистиллированной H2O в нормальных условиях. Стандартно используемая вода – из водопровода, ручья, озера, колодца и т. д. – в действительности является водным раствором различных солей. Поэтому температура ее закипания несколько выше справочного значения.

На существенных возвышенностях, ввиду падения атмосферного давления, кипение начинается раньше. Однако процесс варения – как способ приготовления пищи – не становится быстрее, а, напротив, возрастает и становится затрудненным.

Каждые 300 метров подъема от уровня моря снижают точку закипания на один градус. Альпинисты знают, что высоко в горах котелок закипает при 85-90С и даже ниже.

При скольки градусах закипает?

Независимо от типа используемого прибора в нормальных условиях вода закипает при следующих значениях температуры (в наиболее распространенных единицах измерения):

Цельсия, 0С	Фаренгейта, 0F	Кельвина, К
100	212	373,15

Однако следует учесть, что в различных приборах, несмотря на одинаковую точку закипания, время для достижения процесса все же различное.

Как с уменьшением давления снижается температура закипания, так с увеличением она возрастает. Этот принцип нашел практическое применение в кухонных приборах – скороварках.

Показатель кипения в них достигает рекордных для повседневных условий – 120-130С. Это позволяет ускорить процесс готовки пищи (в противоположность горной местности – когда кипит, но не варится).

За какое время?

Время закипания жидкости зависит сразу от нескольких факторов:

• объема;
• конструкции и материала емкости;
• типа нагревателя и его характеристик;
• исходной температуры;
• сырая или кипяченая вода находится в чайнике;
• атмосферного давления;
• присутствие накипи на внутренних стенках;
• наличия растворенных солей.

Обычный 2-х-литровый чайник на газовой конфорке справится с задачей в среднем за 15 минут. Стандартная электрическая модель потратит на эту процедуру примерно такой же период времени. Более совершенный электрочайник с мощной нагревательной встроенной поверхностью вскипит за 3-5 минут.

Современные водонагревательные приборы, такие как, кулеры, превращают холодную воду в кипяток мгновенно. Благодаря им чай, кофе и другой горячий напиток можно получить моментально.

Как определить, что H2O начинает кипеть?

Существует несколько способов проверить, что вода в чайнике вот-вот начнет кипеть:

1. Постепенно нарастающий шум во время нагрева начинает утихать.
2. Температура воды близка к точке кипения.
3. На поверхность начинают всплывать и раскрываться большие пузыри пара.

Какова t пара кипящей жидкости?

Образующийся во время кипения чайника пар имеет одинаковую температуру с кипящей водой. Так как вся энергия в этом процессе направлена именно на его превращение.

Поэтому пока вся жидкость не испарится, нагрев пара останется на одинаковом с ней уровне. При этом пар может получить дополнительную энергию, а значит, и повысить температуру, но только в замкнутом пространстве, например, в скороварке.

Факты и причины

С кипячением воды иногда возникают сложности и вопросы:

Почему иногда подпрыгивает крышка?

В некоторых случаях крышка чайника подпрыгивает во время кипения в нем воды.

Причин этому бывает несколько:

1. Емкость заполнена до самого края. Поверхность бурлящей воды выталкивает крышку.
2. Отверстия в крышке слишком малы и не рассчитаны на то, чтобы выпустить весь пар, образующий в чайнике. Во время интенсивного кипения паровое давление внутри превышает атмосферное. Крышка начинает приподниматься.
3. Реальный объем налитой воды превышает оптимальный. Образуется пара больше, чем его могут выпустить технологические отверстия (носик, а также пазухи на крышке). В результате крышка выталкивается паровым давлением.

Вода сразу же перестает кипеть?

Процесс кипения динамичен – требует постоянного подвода энергии для поддержки заданной температуры.

Электрический чайник не доводит влагу до кипения?

Причин того, почему электрический чайник выключается, не доводя воду до кипения, может быть несколько:

Толстый налет накипи на ТЭНе. Это частая проблема старых чайников, а также когда в него заливают воду с повышенной жесткостью.

Нагреватель достигает заданной температуры, но при этом вода из-за нарушенного теплообмена не доходит до точки кипения. В результате, термоэлемент-выключатель срабатывает преждевременно.

Неправильно настроенный или бракованный выключатель. Контакты данного элемента могут быстро обгореть, если в его схеме используются некачественные или очень малого сечения проводники.

Треснула емкость. Всего несколько капель воды, попавшие в нагревательный блок, выведут прибор из строя. Как правило, это частая проблема моделей с колбой из пластика или стекла.

Разъединение проводки ТЭНа. В результате перегрева, некачественной проводки или изоляции, а также плохого крепления самого нагревателя места соединения проводов с ним могут ослабнуть, подгореть, окислиться и привести к сбою в его работе.

Выход из строя предохранителя. Обычно размыкание контактов этой детали происходит при достижении температуры свыше 100С. В случае его неисправности, это может произойти при меньшем нагреве.

Кроме того, если используется стандартный чайник, причиной того, почему вода в нем нагревается, но никак не может закипеть, является неисправность самого электронагревательного прибора.

Заключение

Закипание воды в чайнике зависит прежде всего от атмосферного давления и наличия растворенных солей. Стандартно кипение происходит при 100С. На время закипания влияет объем, свойства материала и характеристики конструкции емкости, тип и мощность нагревательного элемента.

Перед закипанием шум затихает, а пузыри увеличиваются в размере и достигают поверхности. При этом пар, образующийся из чайника, имеет одинаковую с кипящей водой температуру.

Источник