Cum se schimbă punctul de fierbere al apei în funcție de presiune

De ce o persoană a început să fiarbă cu apă înainte de ao folosi direct? Corect, pentru a te proteja de multe bacterii și virusuri patogene. Această tradiție a venit pe teritoriul Rusiei medievale înaintea lui Petru cel Mare, deși se crede că acesta a fost cel care a purtat primul samovar în țară și a introdus ritualul băutului de ceai nesfârșit. De fapt, unii oameni au folosit samovari în Rusia antică pentru a face băuturi din ierburi, fructe de pădure și rădăcini. S-a cerut aici fierberea, în principal, pentru a extrage extracte de plante utile, mai degrabă decât pentru dezinfectare. La urma urmei, la acea vreme nu era nici măcar cunoscut despre microcosmos, unde trăiesc aceste bacterii cu virusurile. Cu toate acestea, datorită fierbei, țara noastră a fost evitată de pandemiile mondiale de boli teribile, cum ar fi holera sau difteria.

Scară Celsius

Mare meteorolog, geolog și astronom din Suedia Anders Celsius a folosit inițial o valoare de 100 de grade pentru a indica punctul de îngheț al apei în condiții normale și punctul de fierbere al apei a fost luat ca grade zero. Și chiar după moartea sa în 1744, nici o persoană mai puțin faimă, botanistul Carl Linnaeus și receptorul Celsius Morten Stremer, au transformat această scală în folosirea sa. Cu toate acestea, potrivit altor surse, Celsius însuși a făcut acest lucru cu puțin înainte de moartea sa. Dar, în orice caz, stabilitatea mărturiilor și absolvirea inteligibilă au influențat utilizarea pe scară largă a acesteia printre cele mai prestigioase profesii științifice - chimisti. Și, în ciuda faptului că semnul inversat al scalei de 100 de grade a stabilit punctul de fierbere stabilă a apei și nu începutul înghețării, scara a început să poarte numele creatorului ei primar, Celsius.

Sub atmosferă

Cu toate acestea, nu totul este la fel de simplu ca pare la prima vedere. Privind la orice diagramă de stare în coordonatele P-T sau P-S (entropia S este dependentă funcțional de temperatura în dependență directă), vom vedea cât de strâns sunt corelate temperatura și presiunea. În mod similar, punctul de fierbere apa, în funcție de presiune, își modifică valorile. Și orice alpinist este foarte familiarizat cu această proprietate. Toată lumea care a avut cel puțin o dată în viața sa înălțimi de peste 2000-3000 de metri deasupra nivelului mării, știe cât de greu este să respiri la altitudine. Acest lucru se datorează faptului că cu cât creștem mai mult, cu atât aerul devine mai subțire. Presiunea atmosferică scade sub o atmosferă (sub n., Care este sub "condițiile normale"). De asemenea, temperatura apei fierbinți scade. În funcție de presiunea la fiecare înălțime, se poate fierbe atât la optzeci cât și la șaizeci grade Celsius.

Aparate de gătit sub presiune

Cu toate acestea, trebuie amintit că, deși microbii principali mor la temperaturi de peste 60 grade Celsius, mulți pot supraviețui la optzeci sau mai multe grade. De aceea încercăm să fierbem apă, adică aducem temperatura la 100 ° C. Cu toate acestea, există aparate de bucătărie interesante care vă permit să scurtați timpul și să încălziți lichidul la temperaturi ridicate, fără a fierbe și a pierde masa prin evaporare. Realizând faptul că punctul de fierbere al apei, în funcție de presiune, se poate schimba, inginerii din Statele Unite, pe baza prototipului francez, au prezentat lumii o aragaz sub presiune în anii 1920. Principiul funcționării sale se bazează pe faptul că capacul presează strâns pe pereți, fără posibilitatea de a elimina aburul. În interior, se creează o presiune crescută, iar apa se fierbe la temperaturi mai ridicate. Cu toate acestea, aceste dispozitive sunt destul de periculoase și duc adesea la o explozie și la arsuri grave pentru utilizatori.

În mod ideal,

Să ne uităm la modul în care procesul vine și merge. Imaginați-vă o suprafață de încălzire ideal, netedă și infinit de mare, în care distribuția de căldură are loc în mod egal (o cantitate egală de energie termică este furnizată fiecărui milimetru pătrat al suprafeței), iar coeficientul de rugozitate a suprafeței tinde la zero. În acest caz, când n. y. fierberea în stratul de graniță laminar va începe simultan pe întreaga suprafață și va apărea instantaneu, evaporând imediat întregul volum de lichid situat pe suprafața sa. Acestea sunt condiții ideale, în viața reală acest lucru nu se întâmplă.

În realitate

Să aflăm care este punctul de fierbere inițial al apei. În funcție de presiune, își schimbă, de asemenea, valorile, însă punctul principal se află aici. Chiar dacă luăm cele mai netede, după părerea noastră, așezăm sub microscop, apoi în ocularul său vedem muchii inegale și vârfuri frecvente ascuțite care ies peste suprafața principală. Căldura de suprafață a vasului, vom presupune, este furnizată uniform, deși, în realitate, aceasta nu este o afirmație prea adevărată. Chiar și atunci când panoul se află pe cel mai mare arzător, gradientul de temperatură este distribuit neuniform pe placă și există întotdeauna zone locale de supraîncălzire responsabile pentru fierberea timpurie a apei. Câte grade în acest caz pe vârfurile suprafeței și în zonele sale joase? Vârfurile suprafeței cu o sursă neîntreruptă de căldură se încălzesc mai repede decât zonele joase și așa-numitele depresiuni. În plus, înconjurați de apă din toate părțile cu temperatură scăzută, ei dau mai bine energia moleculelor de apă. Coeficientul de difuzivitate termică a vârfurilor este de unu și jumătate până la de două ori mai mare decât cel al nisinei.

temperatură

Acesta este motivul pentru care punctul inițial de fierbere a apei este de aproximativ optzeci de grade Celsius. La această valoare a vârfului de suprafață, suficient cantitatea de căldură, necesare pentru fierberea instantanee a lichidului și formarea primelor bule vizibile la ochi, care încep să se ridice timid la suprafață. Și care este punctul de fierbere al apei la presiune normală? Mulți oameni întreabă. Răspunsul la această întrebare poate fi găsit cu ușurință în tabele. La presiunea atmosferică, stabilitatea la fierbere este stabilă la 99,9839 ° C.