Punctul de fierbere al apei. Toate cele mai interesante lucruri despre punctul de fierbere al apei

Apa încălzită la 100°C (212°F) la nivelul mării începe să fiarbă. Aceasta înseamnă că în interiorul volumului lichidului se formează bule de vapori de apă și se ridică la suprafață. Apa fierbe deoarece la o anumită temperatură presiunea de saturație a vaporilor de apă este puțin mai mare decât presiunea atmosferică.

La altitudini mari deasupra nivelului mării, presiunea atmosferică scade semnificativ și apa fierbe mai mult temperaturi scăzute Oh. În schimb, dacă presiunea deasupra lichidului crește, cum ar fi atunci când apa este sub nivelul mării sau într-o oală sub presiune, fierberea are loc la o temperatură mai ridicată. Ilustrația de sub text arată punctele de fierbere la diferite altitudini deasupra nivelului mării.

Caldura si factor de altitudine

Graficul din dreapta arată relația dintre presiunea vaporilor și temperatură. La temperaturi ridicate, presiunea vaporilor saturați crește rapid. Apa fierbe atunci când presiunea vaporilor saturați începe să depășească ușor presiunea atmosferică. De aceea, atunci când presiunea atmosferică scade, scade și punctul de fierbere. Graficul din extrema dreaptă arată dependența temperaturii de fierbere a apei de altitudinea deasupra nivelului mării. Cu cât altitudinea este mai mare, cu atât temperatura la care apa începe să fiarbă este mai mică.

Energie kinetică

În timpul trecerii apei în stare gazoasă rol important Energia cinetică (energia de mișcare) a moleculelor joacă un rol. Când nivelul de energie este ridicat, multe molecule se evaporă, rupând legăturile care le țin în stare lichidă. La presiune scăzută (imaginea de sus sub text), moleculele dobândesc suficientă energie pentru a forma bule de gaz în fierbere fără a adăuga cantitate mare căldură. Mai aproape de nivelul mării, este nevoie de mai multă căldură (săgeata roșie din imaginea de jos sub text) pentru ca vaporizarea să aibă loc.

Timp de preparare redus

Oala sub presiune, cum ar fi cea din dreapta, creează o constantă tensiune arterială crescută. La nivelul mării, aceste vase sigilate cresc punctul de fierbere al apei la 121°C (250°F). Un punct de fierbere mai mare înseamnă că alimentele se vor găti mai repede, economisind timp.

Secțiunile longitudinale din partea superioară prezintă mecanismele de oală sub presiune care împiedică creșterea presiunii excesive. Toate acestea - supapa de siguranță (imaginea din stânga), regulatorul de presiune (imaginea din mijloc) și etanșarea jantei (imaginea din dreapta) - ajută la controlul presiunii prin eliberarea aburului în atmosferă.

Unul dintre pașii importanți pentru a obține o infuzie gustoasă, sănătoasă și aromată este obținerea apei clocotite. Dar amintiți-vă, apa fiartă, precum și apa fiartă din nou, este apă moartă!

Apa conține de obicei multe săruri microscopice, iar dacă o fierbi, concentrația acestora va crește. Apa clocotită trebuie să fie tânără. Dacă apa nu a avut timp să fiarbă, frunzele de ceai nu se vor desface, nu vor cădea pe fund, ci vor pluti la suprafață. Ceaiul nu se va prepara și nici aroma ceaiului nu se va dezvolta. Fiecare ceai are, de asemenea, propriile cerințe de temperatură. Prin urmare, după ce apa a fiert, dacă temperatura necesară este mai mică de 100 de grade, se lasă să se răcească. Când nu aveți un termometru de apă la îndemână, utilizați regula că apa se răcește la aproximativ 85 de grade în cinci minute.

Pentru a obține apă clocotită tânără, trebuie să monitorizați apa din ibric. În tratatul celebrului Lu Yu s-a spus că atunci când „ochiul crabului” apare primul - bule mici în partea de jos și, în același timp, începe un ușor clic - aceasta este prima etapă a apei clocotite. Temperatura apei este de aproximativ 70-80 C.

Apoi bulele cresc, trosnitul devine mai frecvent și se contopește într-un zgomot ușor și începe a doua etapă scurtă numită „ochi de pește”. Temperatura este de aproximativ 80-85C.

Apoi „șiruri de perle” încep să se ridice de-a lungul pereților ibricului - un fel de șiruri de bule, apa începe să clocotească, zgomotul se schimbă puțin și devine, parcă, înăbușit - aceasta este a treia etapă. Este considerată cea mai potrivită pentru turnarea ceaiului în apă (dacă preparați ceaiul folosind metoda Lu Yu) sau îndepărtarea apei de pe căldură. Temperatura este de aproximativ 85-92C. Tot în spatele acestei etape se află una foarte scurtă - această etapă se numește „Sunetul vântului în pini” - dacă asculți apa în acest moment, vei înțelege de ce. Dar, din moment ce trebuie să exersați pentru a-l prinde, vă recomandăm să scoateți fierbătorul în a treia etapă.

Când valurile furtunoase se deplasează pe suprafața apei - așa-numita „fierbere volumetrică” - aceasta este a patra etapă de preparare a apei clocotite. A patra etapă de fierbere a apei, potrivit lui Lu Yu, nu este potrivită pentru prepararea ceaiului. Totul este că oxigenul conținut în apă se pierde, lăsând apa cu abur, motiv pentru care apa își schimbă gustul.

Dacă apă dură sau nu curate, atunci nu vor fi etape clasice de fierbere sau vor fi neclare.

Apa a fiert și am primit apă proaspătă clocotită. Apoi, dacă este necesar, lăsați apa să se răcească. Dacă nu ne amintim ce temperatură a fost recomandată în descrierea pentru ceai, atunci respectăm regula generală:

Temperatura apei de la 90 la 95 de grade este potrivită pentru prepararea berii ceaiuri negre, de exemplu puerh, complet fermentat(acestea sunt ceaiuri roșii) și, de asemenea oolong foarte fermentat ceaiuri

Temperatura apei este de la 80 la 90 de grade pentru preparare. ceaiuri oolong taiwaneze ușor fermentate.

Temperatura scăzută a apei, care este sub 80 de grade, este potrivită pentru verde, alb și galben ceaiuri

Este important să preparați ceaiul la temperatura potrivită, pentru că dacă preparați ceai verde sau alb delicat cu apă clocotită, nu va fi prospețime, nu va fi ușurință, nu va fi dulce, nu va exista un postgust bogat, dar va exista un gust de amărăciune și astringență neplăcută. Doar ceaiul preparat corespunzător ne va oferi senzații uimitoare, senzații de ușurință plăcută, puritate a gândirii și, în cele din urmă, frumoasă discuție, dacă prepari nu numai pentru tine.

Bucură-te de ceaiul tău!

Apa obișnuită fierbe la 100 de grade - nu avem nicio îndoială cu privire la validitatea acestei afirmații, iar un termometru confirmă cu ușurință acest lucru. Cu toate acestea, există oameni care pot zâmbi sceptici, pentru că știu - apa nu fierbe intotdeauna si peste tot la exact 100 de grade.

Este posibil? Da, este posibil, dar numai în anumite condiții.

Trebuie spus imediat că apa poate fierbe la temperaturi atât sub, cât și peste +100 °C. Deci, nu ar trebui să fiți surprins de expresia „Apa fiartă la + 73 °C” sau „Apa a început să fiarbă la +130 °C” - ambele aceste situații sunt nu numai posibile, ci și relativ ușor de implementat.

Dar pentru a înțelege cum să obțineți efectele descrise tocmai acum, este necesar să înțelegeți mecanismul de fierbere a apei și a oricăror alte lichide.

Când lichidul este încălzit, în fund și pe pereții vasului încep să se formeze bule pline cu abur și aer. Cu toate acestea, temperatura apa din jur prea mic, ceea ce face ca aburul din bule să se condenseze și să se comprima, iar sub presiunea apei aceste bule au izbucnit. Acest proces continuă până când întregul volum de lichid nu va atinge punctul de fierbere- în acest moment presiunea aburului și a aerului din interiorul bulelor este comparată cu presiunea apei. Astfel de bule sunt deja capabile să se ridice la suprafața lichidului, eliberând abur acolo în atmosferă - acesta fierbe. În timpul fierberii, temperatura lichidului nu mai crește, deoarece are loc un echilibru termodinamic: câtă căldură este cheltuită pentru încălzire, aceeași cantitate de căldură este îndepărtată de abur de la suprafața lichidului.

Punctul cheie în fierberea apei și a oricărui alt lichid este egalitatea presiunii aburului din bule și a presiunii apei din vas. Din această regulă putem trage o concluzie simplă - un lichid poate fierbe la absolut temperaturi diferite, iar acest lucru se poate realiza prin schimbarea presiunii fluidului. După cum știți, presiunea în lichide constă din două componente - propria greutate și presiunea aerului deasupra acesteia. Se dovedește că puteți reduce sau crește punctul de fierbere al apei modificarea presiunii atmosferice sau presiune în interiorul unui vas cu un lichid încălzit.

În realitate, asta se întâmplă. De exemplu, la munte, apa clocotită nu este deloc la fel de fierbinte ca pe câmpie - la o altitudine de 3 km, unde presiunea aerului scade la 0,7 atmosfere, apa fierbe deja la +89,5 grade. Și pe Everest (înălțime - 8,8 km, presiune - 0,3 atmosfere) apa fierbe la o temperatură de puțin peste +68 de grade. Da, gătitul la astfel de temperaturi este o sarcină foarte dificilă, iar dacă nu pentru mijloace speciale, atunci la astfel de altitudini ar fi complet imposibil.

Pentru a crește punctul de fierbere, este necesar să creșteți presiunea atmosferică sau cel puțin să închideți ermetic vasul cu apă. Acest efect este folosit în așa-numitele oale sub presiune- un capac bine inchis nu permite iesirea de abur, ceea ce face ca presiunea din acesta sa creasca, ceea ce inseamna ca si punctul de fierbere creste. În special, la o presiune de 2 atmosfere, apa fierbe doar la +120 de grade. Iar la turbinele cu abur, unde se menține o presiune de zeci de atmosfere, apa nu fierbe nici la +300-400 °C!

Cu toate acestea, există o altă posibilitate de a încălzi apa la temperaturi ridicate fără fierbere. S-a observat că formarea primelor bule începe pe rugozitatea vasului, precum și în jurul particulelor mai mult sau mai puțin mari de poluanți prezente în lichid. Prin urmare, dacă încălzești un lichid absolut pur în vas perfect lustruit, apoi sub normal presiune atmosferică Puteți face ca acest lichid să nu fiarbă la temperaturi foarte ridicate. Asa numitul lichid supraîncălzit, caracterizat de instabilitate extremă - o apăsare sau o lovire minimă a unui fir de praf este suficientă pentru ca lichidul să fiarbă instantaneu (și, de fapt, să explodeze literalmente) în întregul său volum deodată.

Cu ceva efort, apa obișnuită poate fi încălzită la +130 °C și nu va fierbe. Pentru a obține temperaturi ridicate, este deja necesar să folosiți echipamente speciale, dar limita apare la +300 ° C - apa supraîncălzită la această temperatură poate exista pentru o fracțiune de secundă, după care apare efervescență explozivă.

Este interesant că lichidul supraîncălzit poate fi obținut într-un alt mod - prin încălzirea acestuia la temperaturi relativ scăzute (puțin sub +100 ° C) și reducerea bruscă a presiunii din vas (de exemplu, cu un piston). În acest caz, se formează și un lichid supraîncălzit care poate fierbe cu expunere minimă. Această metodă este utilizată în camere cu bule, înregistrând particule elementare încărcate. Când zboară printr-un lichid supraîncălzit, o particulă provoacă fierberea sa locală, iar în exterior aceasta este afișată ca aspectul unei urme (urme, linie subțire) de bule microscopice. Cu toate acestea, în camerele cu bule nu se folosește apa, ci diferite gaze lichefiate.

Deci, apa nu fierbe întotdeauna la +100 °C - totul depinde de presiune Mediul extern sau în interiorul vasului. Prin urmare, la munte, fără mijloace speciale, este imposibil să se obțină apă clocotită „normală”, iar în cazanele centralelor termice apa nu fierbe nici măcar la +300 °C.

Este necesar să se cunoască punctul de fierbere, deoarece atunci când este atins, apa se transformă în abur, adică trece de la o stare de agregare la alta.

Suntem obișnuiți cu faptul că putem dezinfecta vasele și putem găti alimente în apă clocotită, dar nu este întotdeauna cazul. În unele condiții temperatura fluidului va fi prea scăzută pentru toate acestea.

Esența procesului

În primul rând, trebuie să definim conceptul de fierbere. Ce este? Acesta este procesul prin care o substanță se transformă în vapori. Mai mult, acest proces are loc nu numai la suprafață, ci pe întregul volum al substanței.

La fierbere, încep să se formeze bule, în interiorul cărora este aer și abur saturat. Zgomotul unui ibric sau o tigaie care fierbe indică faptul că bulele de aer au început să plutească, apoi să cadă și să izbucnească. Când recipientul se încălzește bine pe toate părțile, zgomotul încetează, ceea ce înseamnă că lichidul a fiert complet.

Procesul are loc la o anumită temperatură și presiune și, din punct de vedere al fizicii, este o tranziție de fază de ordinul întâi.

Notă! Evaporarea poate avea loc la orice temperatură, în timp ce fierberea poate avea loc la o temperatură strict definită.

În tabele, punctul de fierbere al apei sau al altui lichid la presiunea atmosferică normală este dat ca una dintre principalele caracteristici fizice. Punctul de fierbere (Tb) este de fapt egal cu temperatura aburului, care se află într-o stare saturată chiar la limita dintre apă și aer. Apa în sine, mai exact, se încălzește puțin.

Procesul de fierbere este, de asemenea, afectat semnificativ de:

• prezența impurităților de gaz în apă;
• unde sonore;
• ionizare.

Există și alți factori care fac ca bulele să se formeze mai repede sau mai lent. De asemenea, trebuie remarcat faptul că fiecare substanță are propriul Tk. Există o părere că dacă adaugi sare în apă, aceasta va fierbe mai repede. Acest lucru este adevărat, dar timpul se va schimba destul de mult. Pentru rezultate palpabile, va trebui să adăugați multă sare, care va strica complet vasul.

Conditii diverse

La presiunea atmosferică normală (760 mm Hg, sau 101 kPa, 1 atm.), apa începe să fiarbă, încălzindu-se până la 100 ℃. Toată lumea știe asta.

Important! Dacă presiunea exterioară crește, va crește și punctul de fierbere, iar dacă este micșorat, va deveni mai mic.

Ecuația pentru dependența punctului de fierbere al apei de presiune este destul de complexă. Această dependență nu este liniară. Uneori folosesc formula barometrică pentru calcul, făcând unele aproximări și ecuația Clapeyron-Clausius.

Este mai convenabil să folosiți tabele din cărți de referință care conțin date obținute experimental. Folosindu-le, puteți construi un grafic și, după extrapolare, puteți calcula valoarea necesară.

La munte, apa va fierbe înainte de a avea timp să se încălzească până la 100 ℃. Pe cel mai mult vârf înalt Lumea Qomolungma (Everest, altitudine 8848 m) punctul de fierbere al apei este de aproximativ 69 ℃. Dar chiar dacă mergem puțin mai jos, apa tot nu va fierbe la o sută de grade, până ajungem la o presiune de 101 kPa. Pe Elbrus, care este mai jos decât Everest, un ibric cu apă va fierbe la 82 ℃ - acolo presiunea este de 0,5 atm.

Prin urmare, în condiții de munte, gătitul va dura mult mai mult, iar unele produse nu vor fi gătite deloc în apă, vor trebui gătite într-un mod diferit. Uneori, turiștii neexperimentați se întreabă de ce ouăle durează atât de mult să se gătească, dar apa clocotită nu arde. Ideea este că această apă clocotită nu este suficient de încălzită.

În autoclave și oale sub presiune, dimpotrivă, presiunea este crescută. Acest lucru face ca apa să fiarbă la o temperatură mai ridicată. Mâncarea se încălzește mai mult și se gătește mai repede. De aceea au numit astfel oala sub presiune. Încălzirea la o temperatură ridicată este, de asemenea, utilă, deoarece lichidul este dezinfectat și microbii din el sunt uciși.

Fierbe la presiune ridicată

O creștere a presiunii va duce la o creștere a Tc-ului apei. La 15 atmosfere, fierberea va începe doar la 200 de grade, la 80 atm. – 300 de grade. În viitor, creșterea temperaturii va fi foarte lentă. Valoarea maximă tinde spre 374,15 ℃, ceea ce corespunde la 218,4 atmosfere.

Se fierbe în vid

Ce se va întâmpla dacă aerul începe să devină din ce în ce mai evacuat, tinzând spre vid? Este clar că și punctul de fierbere va începe să scadă. Și când poate fierbe apa?

Dacă reduceți presiunea la 10–15 mm Hg. Artă. (50-70 de ori), apoi punctul de fierbere va scădea la 10-15 ℃. Te poți răcori cu această apă.

Odată cu o scădere suplimentară a presiunii, Tc va scădea și poate ajunge la temperatura de îngheț. În acest caz, apa pur și simplu nu poate exista în stare lichidă. Va trece de la gheață direct la gaz. Acest lucru se va întâmpla la aproximativ 4,6 mmHg. Artă.

Este imposibil să se realizeze un vid absolut, dar o atmosferă foarte rarefiată poate fi obținută prin pomparea aerului dintr-un vas cu apă. Ca urmare a unui astfel de experiment, puteți vedea exact când fierbe lichidul.

Presiunea scade nu numai atunci când aerul este pompat. Descrește lângă o elice care se rotește rapid, cum ar fi elicea unei nave. În acest caz, fierberea începe și lângă suprafața sa. Acest proces a fost numit cavitație. În multe cazuri, acest fenomen este nedorit, dar uneori este benefic. Astfel, cavitația este folosită în biomedicină, industrie și la curățarea suprafețelor cu ultrasunete.

Fierberea este o tranziție intensă a lichidului în vapori, care are loc odată cu formarea de bule de vapori pe întregul volum al lichidului la o anumită temperatură.

Evaporarea, spre deosebire de fierbere, este un proces foarte lent și are loc la orice temperatură, indiferent de presiune.

Când corpurile lichide sunt încălzite, acestea energie interna crește, în același timp crește viteza de mișcare a moleculelor, crește energia cinetică a acestora. Energia cinetică a unor molecule crește atât de mult încât devine suficientă pentru a depăși interacțiunea dintre molecule și a zbura din lichid.

Am observat acest fenomen experimental. Pentru a face acest lucru, am încălzit apă într-un balon de sticlă deschis, măsurându-i temperatura. Am turnat 100 ml de apă într-un balon de sticlă, pe care l-am atașat apoi de un suport și l-am așezat pe lampa cu alcool. Temperatura inițială a apei a fost de 28 °C.

Timp Temperatura Proces în balon

2 minute 50° Pe pereții balonului au apărut multe bule mici

2 minute. 45 sec 62° Bulele au început să devină mai mari. Se auzi un zgomot

4 minute 84° Bulele devin mai mari și ies la suprafață.

6 min 05 sec 100° Volumul bulelor a crescut brusc, ele izbucnesc activ la suprafață. Apa fierbe.

Tabelul nr. 1

Pe baza rezultatelor observațiilor noastre, putem identifica etapele de fierbere.

Etape de fierbere:

Evaporarea de la suprafața unui lichid crește pe măsură ce temperatura crește. Uneori poate fi ceață (aburul în sine nu este vizibil).

Pe fundul și pereții vasului apar bule de aer.

În primul rând, vasul este încălzit, apoi lichidul de la fund și de la pereți. Deoarece există întotdeauna aer dizolvat în apă, atunci când sunt încălzite, bulele de aer se extind și devin vizibile.

Bulele de aer încep să se mărească și să apară pe tot volumul, iar bulele vor conține nu numai aer, ci și vapori de apă, deoarece apa va începe să se evapore în interiorul acestor bule de aer. Apare un zgomot caracteristic.

Dacă volumul bulei este suficient de mare, acesta începe să se ridice în sus sub influența forței arhimedeene. Deoarece lichidul este încălzit prin convecție, temperatura straturi inferioare mai mare decât temperatura straturilor superioare de apă. Prin urmare, într-o bulă în creștere, vaporii de apă se vor condensa și volumul bulei va scădea. În consecință, presiunea din interiorul bulei va fi mai mică decât presiunea atmosferei și a coloanei de lichid exercitate asupra bulei. Bula se va prăbuși. Se aude un zgomot.

La o anumită temperatură, adică atunci când întregul lichid este încălzit ca urmare a convecției, pe măsură ce se apropie de suprafață, volumul bulelor crește brusc, deoarece presiunea din interiorul bulei devine egală cu presiunea externă (a atmosferei). și coloana de lichid). Bulele izbucnesc la suprafață și se formează o mulțime de abur deasupra lichidului. Apa fierbe.

Semne de fierbere

O mulțime de bule izbucnind Mulțime de abur la suprafață.

Stare de fierbere:

Presiunea din interiorul bulei este egală cu presiunea atmosferei plus presiunea coloanei de lichid deasupra bulei.

Pentru a aduce apa la fierbere, nu este suficient doar să o încălziți la 100°C, trebuie să îi asigurați și o cantitate semnificativă de căldură pentru a transforma apa într-o altă stare de agregare, și anume aburul.

Am confirmat afirmația de mai sus prin experiență.

Am luat un balon de sticlă, l-am fixat pe un suport și l-am pus într-o cratiță stând pe foc cu apă curată pentru ca sticla să nu atingă fundul tigăii noastre. Când apa din tigaie a fiert, apa din balon nu a fiert. Temperatura apei din balon a ajuns la aproape 100 ° C, dar nu a fiert. Acest rezultat ar fi putut fi prezis.

Concluzie: pentru a aduce apa la fiert, nu este suficient doar să o încălziți la 100 ° C, trebuie să îi asigurați o cantitate semnificativă de căldură.

Dar care este diferența dintre apa dintr-un balon și apa dintr-o tigaie? La urma urmei, bula conține aceeași apă, separată doar de restul masei printr-un perete de sticlă de ce nu i se întâmplă același lucru ca și cu restul apei?

Pentru că despărțitorul împiedică apa bulei să participe la acei curenți care amestecă toată apa din tigaie. Fiecare particulă de apă din tigaie poate atinge direct fundul încălzit, dar apa din balon intră în contact doar cu apa clocotită.

Deci, am observat că este imposibil să fierbi apa cu apă clocotită pură.

După ce am terminat experimentul 2, am turnat o mână de sare în apa clocotită într-o cratiță. Apa a încetat să fiarbă pentru o vreme, dar a început să fiarbă din nou la o temperatură de peste 100 ºС. Curând apa din balonul de sticlă a început să fiarbă.

Concluzie: Acest lucru s-a întâmplat deoarece apei din balon i s-a dat o cantitate suficientă de căldură să fiarbă.

Pe baza celor de mai sus, putem determina clar diferența dintre evaporare și fierbere:

Evaporarea este un proces calm, superficial, care are loc la orice temperatură.

Fierberea este un proces violent, volumetric, însoțit de deschiderea bulelor.

3. Punctul de fierbere

Temperatura la care fierbe un lichid se numește punct de fierbere.

Pentru ca evaporarea să se producă în întregul volum al lichidului, și nu doar de la suprafață, adică pentru ca lichidul să fiarbă, este necesar ca moleculele sale să aibă energia corespunzătoare, iar pentru aceasta să aibă viteza corespunzătoare. , ceea ce înseamnă că lichidul trebuie încălzit la o anumită temperatură.

Trebuie amintit că diferite substanțe au puncte de fierbere diferite. Punctele de fierbere ale substanțelor au fost determinate experimental și enumerate în tabel.

Denumirea substanței Punct de fierbere °C

Hidrogen -253

Oxigen -183

lapte 100

Plumb 1740

Fier de călcat 2750

Tabelul nr. 2

Unele substanțe care sunt gaze în condiții normale, atunci când sunt suficient de răcite, se transformă în lichide care fierb la temperaturi foarte scăzute. Oxigenul lichid, de exemplu, fierbe la presiunea atmosferică la o temperatură de -183 ºС. Substanțele pe care le observăm în mod normal în stare solidă se topesc atunci când sunt topite în lichide care fierb la o temperatură foarte ridicată.

Spre deosebire de evaporare, care are loc la orice temperatură, fierberea are loc la o temperatură specifică și constantă pentru fiecare lichid. Prin urmare, de exemplu, atunci când gătiți alimente, trebuie să reduceți căldura după ce apa fierbe, acest lucru va economisi combustibil, iar temperatura apei va rămâne constantă pe tot parcursul fierberii.

Am efectuat un experiment pentru a testa punctul de fierbere al apei, laptelui și alcoolului.

În timpul experimentului, am încălzit alternativ apă, lapte și alcool până la fierbere într-un balon de sticlă pe o lampă cu alcool. În același timp, am măsurat temperatura lichidului în timp ce fierbea.

Concluzie: apa și laptele se fierb la o temperatură de 100ºC, iar alcoolul - la 78ºC.

Graficul timpului de fierbere 100ºC al apei clocotite și al laptelui tºC

78ºC timp de fierbere grafic de fierbere a alcoolului

Fierberea este indisolubil legată de conductibilitatea termică, datorită căreia căldura este transferată de la suprafața de încălzire la lichid. Într-un lichid care fierbe, se stabilește o anumită distribuție a temperaturii. Conductivitatea termică a apei este foarte scăzută, ceea ce am confirmat cu următoarea experiență:

Am luat o eprubetă, am umplut-o cu apă, am scufundat o bucată de gheață în ea și, pentru a nu pluti în sus, am apăsat-o cu o piuliță de metal. În același timp, apa avea acces liber la gheață. Apoi am înclinat eprubeta peste flacăra lămpii cu alcool, astfel încât flacăra să atingă doar partea superioară a eprubetei. După 2 minute, apa a început să fiarbă în partea de sus, dar gheața a rămas în partea de jos a eprubetei.

Misterul este ca in fundul eprubetei apa nu fierbe deloc, ci ramane rece doar in varf. Expandându-se de la căldură, apa devine mai ușoară și nu se scufundă în fund, ci rămâne în partea de sus a eprubetei. Curenți apa calda iar amestecarea straturilor va avea loc numai în partea superioară a eprubetei și nu va implica straturile inferioare, mai dense. Căldura poate fi transferată în jos doar prin conducție, dar conductibilitatea termică a apei este extrem de scăzută.

Pe baza celor afirmate în paragrafele anterioare ale lucrării, evidențiem caracteristicile procesului de fierbere.

Caracteristici de fierbere

1) La fierbere se consumă energie, nu se eliberează.

2) Temperatura rămâne constantă pe tot parcursul procesului de fierbere.

3) Fiecare substanță are propriul punct de fierbere.

4. De ce depinde punctul de fierbere?

La presiunea atmosferică normală punctul de fierbere este constant, dar pe măsură ce presiunea asupra lichidului se modifică, aceasta se modifică. Cu cât presiunea exercitată asupra lichidului este mai mare, cu atât este mai mare punctul de fierbere și invers.

Am efectuat mai multe experimente pentru a verifica corectitudinea acestei afirmații.

Am luat un balon cu apă și l-am pus pe lampa cu alcool să se încălzească. Am pregătit în prealabil un dop cu un bec de cauciuc introdus în el. Cand apa din balon a fiert, am inchis vasul cu un dop cu bec. Apoi am presat becul, iar fierberea spre balon s-a oprit. Când am apăsat becul, am mărit presiunea la balon, iar starea de fierbere a fost încălcată.

Concluzie: Pe măsură ce presiunea crește, punctul de fierbere crește.

Am luat un wok, l-am umplut cu apă și am adus apa la fiert. Apoi au închis balonul cu un dop strâns și l-au răsturnat, fixându-l în suport. Am așteptat până când apa din balon a încetat să mai fiarbă și am turnat apă clocotită peste balon. Nu au existat modificări la balon. Apoi punem zapada pe fundul balonului, iar apa din balon a fiert imediat.

Acest lucru s-a întâmplat deoarece zăpada a răcit pereții sticlei, drept urmare vaporii din interior s-au condensat în picături de apă. Și din moment ce aerul a fost expulzat din sticla de sticlă în timpul fierberii, acum apa din ea este supusă unei presiuni mult mai puține. Dar se știe că atunci când presiunea asupra unui lichid scade, acesta fierbe la o temperatură mai scăzută. În consecință, deși în balonul nostru există apă clocotită, apa clocotită nu este fierbinte.

Concluzie: Pe măsură ce presiunea scade, punctul de fierbere scade.

După cum știți, presiunea aerului scade odată cu creșterea altitudinii deasupra nivelului mării. În consecință, punctul de fierbere al unui lichid scade și el odată cu creșterea altitudinii și, în consecință, crește odată cu scăderea altitudinii.

Astfel, oamenii de știință americani au descoperit în partea de jos Oceanul Pacific, la 400 km vest de Puuget Sound, un izvor foarte fierbinte cu o temperatură a apei de 400º C. Datorită presiune ridicata ca si apele unei surse situate la adancimi mari, apa din ea nu fierbe nici la aceasta temperatura.

Si in zone muntoase, la o altitudine de 3000 m, unde presiunea atmosferică este de 70 kPa, apa fierbe la 90 ° C. Prin urmare, locuitorii acestor zone care folosesc o astfel de apă clocotită au nevoie de mult mai mult timp pentru a găti decât locuitorii din câmpie. Și gătiți în această apă clocotită, de exemplu, ou este în general imposibil, deoarece proteinele nu se coagulează la temperaturi sub 100 ºС.

În romanul lui Jules Verne „Copiii căpitanului Grant”, călătorii aflați într-o trecătoare din Anzi au descoperit că un termometru scufundat în apă clocotită arăta doar 87°C.

Acest fapt confirmă că odată cu creșterea altitudinii deasupra nivelului mării, punctul de fierbere scade, pe măsură ce presiunea atmosferică scade.

5. Valoarea de fierbere

Fierberea este mare semnificație practică atât în ​​viața de zi cu zi cât și în procesele de producție.

Toată lumea știe că fără fierbere nu am putea pregăti majoritatea preparatelor din dieta noastră. Mai sus, în lucrare, am examinat dependența punctului de fierbere de presiune. Datorită cunoștințelor acumulate în acest domeniu, gospodinele pot folosi acum oale sub presiune. Într-o oală sub presiune, alimentele sunt gătite la o presiune de aproximativ 200 kPa. Punctul de fierbere al apei ajunge la 120 ° C. În apa la această temperatură, procesul de „fierbere” are loc mult mai rapid decât în ​​apa obișnuită de fierbere. Așa se explică numele „oala sub presiune”.

O scădere a punctului de fierbere al unui lichid poate avea și valoare utilă. De exemplu, la presiunea atmosferică normală, freonul lichid fierbe la o temperatură de aproximativ 30 °C. Prin scăderea presiunii, punctul de fierbere al freonului poate fi scăzut sub 0ºС. Acesta este utilizat în evaporatorul frigiderului. Datorită funcționării compresorului, în acesta se creează o presiune redusă, iar freonul începe să se transforme în abur, eliminând căldura de pe pereții camerei. Din acest motiv, temperatura din interiorul frigiderului scade.

Procesul de fierbere este baza pentru funcționarea unor astfel de dispozitive necesare din punct de vedere medical, cum ar fi o autoclavă (un dispozitiv pentru sterilizarea instrumentelor) și un distilator (un dispozitiv pentru producerea de apă distilată).

Diferența de puncte de fierbere diferite substanțe este utilizat pe scară largă în tehnologie, de exemplu în procesul de distilare a uleiului. Când uleiul este încălzit la 360 °C, acea parte a acestuia (pacură) care are un punct de fierbere mai mare rămâne în el și acele părți care au un punct de fierbere sub 360 °C se evaporă. Benzina și alte tipuri de combustibil sunt obținute din aburul rezultat.

Am enumerat doar câteva exemple despre beneficiile fierberii, din care putem deja trage concluzii despre necesitatea și semnificația acestui proces în viața noastră.

6. Concluzie

În cursul studierii subiectului fierberii în lucrarea de mai sus, am îndeplinit obiectivele stabilite la începutul lucrării: am studiat întrebări despre conceptul de fierbere, am identificat etapele fierberii, cu o explicație a motivelor proceselor. care apar, a identificat semnele, condițiile și caracteristicile fierberii.