В школе нас учили, что вода замерзает при 0°С и закипает при 100°С. Это точно должны помнить все. Но мало кто помнит, что температура кипения сильно зависит от давления. Вокруг нас встречается довольно много примеров, когда вода начинает кипеть при более низких и более высоких температурах.
Кипение — это процесс, при котором вещество переходит из жидкого агрегатного состояния в газообразное. Температура закипания жидкости зависит от физических свойств самой жидкости, наличие растворенных в ней примесей и давления.
Если рассматривать знакомую нам всем воду, то при обычном давление она закипит при 100 градусах. С повышением температуры движение молекул воды становится более быстрым, при достижении температуры кипения связь между молекулами ослабевает до минимума, и они улетают в свободное, независимое друг от друга перемещение. Отсюда и зависимость температуры кипения при разных давлениях. Когда давление ниже среднего, это примерно 760мм. ртутного столба. То молекулам, которые двигаются с уже достаточно большой скоростью чтоб улететь, легче оторваться от общего объёма воды. И соответственно при высоком давлении, это давление держит молекулы в общем объеме воды, и не даёт оторваться
Многие, наверное, замечали, что вода в кастрюле при закрытой крышке закипает быстрее. Как же так? Получается благодаря крышке давление рядом с поверхностью воды выше, а вода закипает раньше. Это никак не противоречит вышенаписанному. На самом деле обычная кастрюля не может обеспечить набор достаточного давления для "позднего закипания". А происходит это из-за того, что при закрытой крышке вода меньше остывает. Но если речь идет о крышке скороварки, где она закрывается на специальные замки, то там еда готовится при более высоком давлении и соответственно более высоких температурах, чем обычные 100°С.
Еще одним хорошим примером можно привести систему охлаждения двигателя. Углубляться в конкретные цифры не будем, расскажу общий принцип. Многие современные моторы работают при температурах немного больше 100 градусов. Охлаждающие жидкости, для двигателей закипают при температуре 130-150 градусов, но при условии, что в системе, где они залиты, будет дополнительное давление. Их заливают в систему охлаждения и закрывают специальной герметичной крышкой, с предохранительным клапаном для аварийного сброса давления. Мотор начинает работать и повышает температуру. Все жидкости при нагреве расширяются, это и обеспечивает появление давления в системе. Это повышенное давление как бы давит на молекулы воды, которые пытаются испарится, и надаёт им оторваться от общего объёма воды. Даже при высокой температуре работы двигателя, охлаждающая жидкость не будет закипать, пока закрыта крышка. Но стоит ее открыть, как горячая жидкость закипит.
Для наглядного примера закипания воды при пониженном давление, придется пройтись высоко в горы. Но я думаю мы справимся отсюда. Давайте представим, что мы отправились в Гималаи и сейчас находимся у подножья самой высокой горы в мире. Думаю, все догадались что название этой горы Эверест, абсолютная высота которой достигает 8848 метров над уровнем моря. Собственно, от точки уровня моря и будем следить за изменением температуры кипени воды, так как на этой высоте она равна привычным нам 100°С.
На высоте 3000 метров температура закипания воды будет заметно ниже привычной, и составит уже 90°С. Если начать подниматься дальше в верх, то на отметке 6000 метров вода будет кипеть при 81°С. При приближении к самой верхней точке горы, температура закипания воды опустится всего до 75°С. Для сравнения из крана горячего водоснабжения квартир, вода течет с температурой примерно 60-70 градусов.
При низком давлении над поверхностью воды, происходит эффект, как и при высоком давлении, только наоборот. Молекулам воды очень легко оторваться от поверхности воды и улететь в свободный полет в виде пара. Так как они испытывают слабое сопротивление на поверхности.
Информация что вода кипит при 100°С является актуальной только при давлении в 1 атмосферу или же 760 мм ртутного столба. Такое давление находится на высоте уровня моря. При наборе высоты в верх, например при подъёме на гору, давление воздуха снижается, и для закипания воды требуется меньшая температура. На самой высокой точке земли, на вершине горы Эверест, вода закипит при температуре 75°С. На самом деле это очень условный придел. Например, в лабораторных условиях если в емкости создать давление 0.1 атмосферы, то вода в ней закипит уже при 45°С. И с понижением давления температура кипения будет уменьшатся. При повышении давления, температура кипения будет изменятся в обратную сторону. Например, при давлении в 2 атмосферы, вода закипит при 120°С. Такой эффект используется в кулинарии, для быстрого приготовления еды, в медицине для стерилизации инструмента и много, где еще. А если создать давление в 10 атмосфер, кипение наступит при 180°С.
Если вам понравилась статья, ставьте лайк, подписывайтесь на канал оставляйте комментарии и читайте другие мои публикации.
Самая высокая и самая низкая температура во вселенной. Что такое тепло и почему холода не существует.
Если машину времени когда-нибудь изобретут. То почему в наше время не прибывают люди из будущего.
Зимой солнце светит, но не греет. Частые заблуждения, в которые мы верим не задумываясь. И конечно верный ответ.
