Вы ставите чайник на плиту — и через пару минут вода бурлит, шумит, превращается в пар. Но что на самом деле происходит в этот момент? Почему именно при 100°C (на уровне моря) вода «взрывается» пузырьками?
Всё дело в равновесии между давлением и энергией.
Вода — это не просто жидкость, а толпа молекул, которые постоянно движутся. Чем теплее вода, тем быстрее они мечутся. Некоторые молекулы у поверхности набирают столько энергии, что вырываются в воздух — это испарение. Оно идёт даже при комнатной температуре.
Но кипение — это не просто испарение. Это массовый побег молекул изнутри жидкости.
Когда вода нагревается, в ней образуются крошечные пузырьки водяного пара — не воздуха, а именно пара! На начальном этапе они тут же схлопываются, потому что внешнее давление атмосферы (примерно 1 атмосфера на уровне моря) сжимает их.
Но при 100°C молекулы получают столько энергии, что давление пара внутри пузырьков становится равно атмосферному. Пузырьки перестают схлопываться — они растут, поднимаются вверх и лопаются на поверхности, выбрасывая пар. Это и есть кипение.
Интересно: температура кипения зависит от давления. В горах, где давление ниже, вода кипит при 90–95°C. Поэтому варить яйца дольше — молекулы менее энергичны. А в скороварке, где давление повышено, вода кипит при 120°C — и еда готовится вдвое быстрее.
Кипение — это не хаос. Это фазовый переход: жидкость превращается в газ, потому что молекулы больше не могут удерживаться вместе.
И ещё — кипящая вода не становится горячее 100°C (при нормальном давлении). Вся дополнительная энергия уходит на превращение воды в пар, а не на повышение температуры. Это называется скрытой теплотой парообразования.
Так что когда вы видите бурлящий чайник, знайте: это не просто шум. Это миллиарды молекул, одновременно решающих: «Хватит быть жидкостью — пора стать паром!»
А вы в это время просто ждёте, когда закипит вода для чая. Но физика уже устроила революцию — в вашем чайнике.