В школе нас учат, что вода кипит при 100 градусах по шкале Цельсия. Но что будет с водой, если нагреть ее до сверхвысоких температур и не давать ей испариться?
Температура физического тела, включая газы и жидкости — это энергия движения частиц, из которых состоит вещество. Чем больше мы нагреваем его, тем активнее двигаются атомы и молекулы. А давление — это сила взаимодействия молекул со стенками сосуда. Эти базовые утверждения необходимы, чтобы понять суть происходящих в закрытом сосуде процессов.
Чтобы вода не испарялась, нам придется изловчиться.
Представим себе сосуд, в который налита вода, которая полностью его заполняет, не оставляя места для появления пара. То есть, вода взаимодействует со стенками по всему объему. Если мы нагреваем воду до 100 °С, то теоретически она должна начать кипеть — то есть, превращаться в пар. Но этого не происходит. При нагревании молекулы воды начинают двигаться быстрее, давление возрастает, и температура кипения увеличивается. При давлении в 2 атмосферы температура кипения становится равной 119.6 °С, при 3 атм. — 132.9 °С.
Давление растет и вслед растет и температура кипения.
Часть воды при этом превращается в пар, который остается внутри жидкости в виде пузырей. Соотношение пара и жидкости все время изменяется, пока при температуре 374°С и давлении в 218 атмосфер (22,1 МПа) вся жидкость не переходит в так называемое сверхкритическое состояние, где плотность воды и пара сравниваются и по свойствам они не отличаются.
При дальнейшем нагревании до 1000 °С давление внутри объема очень медленно растет, но свойства вещества не изменяются — это высокая плотность, примерно в три раза ниже плотности воды, отсутствие поверхностного натяжения, низкий уровень межмолекулярных взаимодействий, сниженная вязкость. Так продолжается приблизительно до достижения температуры 2000 °С, при которой молекулы воды начинают распадаться на водород и кислород.
Но это уже совсем другая история.
Понравилась статья? Поставьте лайк, мне будет очень приятно!