Чем ниже давление тем быстрее закипает вода

От чего зависит кипение воды

Чтобы приготовить различные вкусные блюда, часто необходима вода, и, если ее нагревать, то она рано или поздно закипит. Каждый образованный человек при этом знает, что вода начинает кипеть при температуре, равной ста градусам Цельсия, и при дальнейшем нагревании ее температура не меняется. Именно это свойство воды используется в кулинарии. Однако далеко не всем известно, что это бывает не всегда так. Вода может закипать при разной температуре в зависимости от условий, в которых она находится. Давайте попробуем разобраться, от чего зависит температура кипения воды, и как это нужно использовать.

При нагревании температура воды приближается к температуре кипения, и по всему объему образуются многочисленные пузырьки, внутри которых находится водяной пар. Плотность пара меньше, чем плотность воды, поэтому сила Архимеда, действующая на пузырьки, поднимает их на поверхность. При этом объем пузырьков то увеличивается, то уменьшается, поэтому закипающая вода издает характерные звуки. Достигая поверхности, пузырьки с водяным паром лопаются, по этой причине кипящая вода интенсивно булькает, выпуская водяной пар.

Температура кипения в явном виде зависит от давления, оказываемого на поверхность воды, что объясняется зависимостью давления насыщенного пара, находящегося в пузырьках, от температуры. При этом количество пара внутри пузырьков, а вместе с этим и их объем, увеличиваются до тех пор, пока давление насыщенного пара не будет превосходить давление воды. Это давление складывается из гидростатического давления воды, обусловленного гравитационным притяжением к Земле, и внешнего атмосферного давления. Поэтому температура кипения воды увеличивается при возрастании атмосферного давления и уменьшается при его уменьшении. Только в случае нормального атмосферного давления 760 мм.рт.ст. (1 атм.) вода кипит при 100 0 С. График зависимости температуры кипения воды от атмосферного давления представлен ниже:

Из графика видно, что если увеличить атмосферное давление до 1,45 атм, то вода будет кипеть уже при 110 0 С. При давлении воздуха 2,0 атм. вода закипит при 120 0 С и так далее. Увеличение температуры кипения воды может быть использовано для ускорения и улучшения процесса приготовления горячих блюд. Для этого изобрели скороварки – кастрюли с особой герметично закрывающейся крышкой, снабженные специальными клапанами для регулирования температуры кипения. Из-за герметичности давление в них повышается до 2-3 атм., что обеспечивает температуру кипения воды 120-130 0 С. Однако при этом нужно помнить, что использование скороварок сопряжено с опасностью: пар, выходящий из них, имеет большое давление и высокую температуру. Поэтому нужно быть максимально осторожными, чтобы не получить ожог.

Обратный эффект наблюдается, если атмосферное давление понижается. В этом случае температура кипения тоже уменьшается, что и происходит при увеличении высоты над уровнем моря:

Источник

Какова температура кипения воды в вакууме и от чего она зависит?

Кипение – это переход жидкого вещества в газообразное состояние. Процесс сопровождается образованием пара и происходит, когда достигается определенная температура.

Испарение может происходить при любой степени нагрева, тогда как вода закипает только по достижении 100 °C при нормальном атмосферном давлении. Но в вакууме вода тоже кипит. Начинается это раньше, чем в обычных условиях.

О том, какова температура кипения воды в вакууме, читайте в статье.

Что считать вакуумом?

Слово «вакуум» означает абсолютную пустоту, или пространство, свободное от вещества. Когда нет вещества, нечему и кипеть.

В науке и технике под ним понимают пространство, где давление значительно ниже атмосферного.

Критерием глубины вакуума является степень разрежения. Она определяется отношением давления в объеме к величине атмосферного. Единица измерения, принятая международной системой мер – Паскаль, но применяются и другие.

Нормальное атмосферное давление, измеренное на уровне моря, принято равным 760 мм ртутного столба, или 101325 Па. Например, разрежение, при котором давление равно 100 Па, считается низким, 0,00001 Па – высоким.

Как кипит H2O в таких условиях?

В любом сосуде, заполненном водой, всегда присутствуют частички воздуха. Они остаются на микроскопических трещинах, имеющихся на стенках емкости. По мере нагрева пузырьки увеличиваются, и становятся видимыми невооруженным взглядом, особенно на стенках сосуда и его дне. По сути, это капли насыщенного пара, растворенные в воде.

Когда температура на дне сосуда уже достигла 100 °C, а на поверхности воды ещё нет, сила поверхностного натяжения и атмосферное давление препятствуют выходу частиц за пределы емкости. Они возвращаются назад, теряя температуру.

Когда степень нагрева поверхностного и придонного слоя выравнивается, вещество закипает. В вакууме частицам легче покинуть объем сосуда. Этому препятствует только поверхностное натяжение, поэтому кипение начинается при более низкой температуре.

Почему может кипеть при отрицательных температурных значениях?

Когда среда разрежена, вода закипает раньше. Кипение начнется, как только разрежение достигнет величины, при которой температура кипения становится меньше температуры окружающей среды.

Ниже в таблице приведены округленные данные зависимости температуры кипения от давления.

Вода, отдавая пар, остывает. Он конденсируется и возвращается обратно в жидкое состояние. При дальнейшей откачке воздуха разрежение становится таким, что H2O мгновенно вскипает.

Температура понижается до отрицательной, водяной пар кристаллизуется, образуя лед. Поскольку это сопровождается увеличением объема, образованию льда препятствует внешнее давление.

Как быстро закипает?

Все зависит от степени разрежения. При недостаточной откачке воздуха холодная вода кипеть не будет.

Как только его станет меньше, она начнет переходить в паровую фазу.

Происходить это будет длительное время из-за конденсации. Теоретически можно достичь динамического равновесия, когда скорость испарения и скорость конденсации водяного пара равны.

При высоком разрежении закипание наступит практически мгновенно. Затем пар кристаллизируется из-за понижения температуры до отрицательного значения. Этот процесс тоже не займет много времени. Теплопроводность пара значительно выше, чем у воды, остывает он быстрее.

Полезное видео

Наглядно кипение воды в вакууме представлено в видео:

Заключение

Исследования поведения воды в условиях разреженного воздуха очень важны. К примеру, в освоении космического пространства. Там процессы происходят в безвоздушной среде, атмосфера как таковая отсутствует. Есть и другие области деятельности человека, где без таких знаний не обойтись.

Источник

Кипение воды при пониженном давлении

Думаете, вода закипает только при температуре в 100 градусов? А вот и нет! Согласно уравнению Клапейрона—Клаузиуса, с ростом давления температура кипения увеличивается, а с уменьшением давления, соответственно, уменьшается. Например, на вершине Эвереста вода закипит при температуре 69 градусов.

Интересно, а возможно ли сделать так, чтобы вода комнатной температуры закипела? Для этого нам потребуется специальный очень мощный насос, при помощи которого мы откачаем воздух и создадим крайне низкое давление.

На какую аудиторию расчитано? На саркастичных троллей?

специальный очень мощный насос

а можно наоборот с избыточным давлением расгочегарить, тогда чай заварится лучше))

А если бы воды было поменьше, она бы вскипела и замёрзла.

Интересно, а если предварительно положить в стакан с водой пакетик чайный, он заварится при таком кипичении или нет?

Правда ли, что серебряная ложка обеззараживает стакан воды?

Издревле серебру приписывали очищающие и обеззараживающие способности. Во многом поэтому посуду для знати и для религиозных ритуалов часто делали именно из этого благородного металла. Мы решили проверить, обладает ли он реальными обеззараживающими свойствами.

Контекст. Истории и даже инструкции по использованию серебряной посуды в дезинфицирующих целях можно встретить не только в блогах и социальных сетях, но и в СМИ. Сайты, посвящённые здоровому образу жизни, советуют применять серебряную воду как профилактическое средство, а также для лечения многих заболеваний: простуды, бронхита, гайморита, гастрита.

О серебре. Самые древние изделия из серебра были обнаружены на территории Древнего Египта и относились ещё к додинастическому периоду (5000–3400 годы до н. э.). До середины II тысячелетия до н. э. серебро ценилось даже дороже золота. Историк Геродот отмечал, что в V веке до н. э. предводитель персов Кир II брал с собой в походы питьевую воду в серебряных кувшинах. Средневековые алхимики относили серебро к одному из благородных металлов и искали способ получения его из других веществ (платину к благородным металлам стали относить только в Новом времени, большое спасибо внимательным пикабушникам @megavoltage и @muravlyansky, которые заметили (1, 2) неточность в формулировке). Знать и особы королевской крови предпочитали использовать серебряную посуду, она же была популярна в христианских обрядах, во многом благодаря приписываемым ей бактерицидным свойствам. В Европе Нового времени коллоидные растворы серебра и его соли прописывали пациентам с различными заболеваниями: простудой, трофическими язвами, эпилепсией и гонореей.

Серебро — ковкий, довольно тяжёлый (тяжелее меди) металл серебристо-белого цвета, имеющий самую высокую электропроводность при комнатной температуре. Как представитель благородных металлов, серебро не растворяется в соляной и разбавленной серной кислоте, однако легко растворяется в ртути, образуя амальгаму. Атом серебра состоит из положительно заряженного ядра, внутри которого находятся 47 протонов и 61 нейтрон, а вокруг по пяти орбитам движутся электроны. При отрыве электрона атом становится электрически заряженной частицей — ионом.

Серебро может быть представлено в виде чистого металла, различных соединений (в основном солей) и коллоидного раствора, насыщенного именно положительно заряженными ионами. Точнее будет даже сказать, что коллоидное серебро со временем становится источником ионов серебра.

Использование в медицине. Современная медицина использует лишь несколько препаратов, в состав которых входят соли серебра. Например, «Протаргол» — противомикробный и противовоспалительный препарат местного действия, применяемый в основном в ЛОР-практике, «Колларгол» — раствор с вяжущим, антисептическим и противовоспалительным свойством, «Аргосульфан» — крем для лечения ожоговых, трофических, гнойных ран, а также пролежней. Важно отметить, что все они относятся к препаратам наружного применения.

Коллоидное серебро представляет собой наночастицы серебра, плавающие в воде или другой жидкости. Существуют и истинные растворы серебра (например, его нитрата), которые представляют собой ионы металла и кислотного остатка. При этом как само коллоидное серебро, так и его ионы действительно обладают антимикробным эффектом — они проникают в микробную клетку и разрушают её. По данным ВОЗ, необходимая концентрация для гарантированного антибактериального эффекта — 0,15 мг/л. В питьевой воде по СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода» максимально допустимое количество этого металла составляет лишь 0,05 мг/л, что в три раза меньше необходимого для обеззараживающего действия.

Важно отметить, что при хроническом превышении максимально допустимых уровней потребления серебра у человека развивается аргироз — кожные покровы приобретают серебристый или серо-синий оттенок. Причём изменения цвета кожи необратимо, даже лазерная терапия не оказывает существенного влияния. Одним из самых известных пациентов с этим состоянием был житель Калифорнии Пол Карасон. На протяжении многих лет он пил коллоидный раствор серебра, приготовленный в домашних условиях. Помимо аргироза, чрезмерное употребление серебра может привести к проблемам с почками и ЖКТ, судорогам и головным болям. В некоторых странах даже законодательно запрещено рекламировать коллоидное серебро как имеющее лечебный эффект, так как доказанной эффективности оно не имеет, при этом ионы серебра по токсичности превосходят тяжёлые металлы.

Правда, в случае использования серебряной посуды последствий для здоровья опасаться не стоит. Коллоидный раствор можно получить только с помощью специального инструмента — ионизатора, пропускающего через воду электрический ток, способствующий отцеплению электронов. Слабый коллоидный раствор будет содержать от 1 мг серебра на литр, более концентрированный — до 35. Ложка, просто опущенная в стакан с водой, не насытит воду ни опасной для организма (выше 0,05 мг/л), ни уж тем более необходимой для бактерицидного действия (0,15 мг/л) концентрацией.

Таким образом, просто опущенная в стакан серебряная ложка не создаст необходимую для антимикробного действия концентрацию. Однако при условии, что через воду будет пропускаться электрический ток, она фактически сможет обеззаразить стакан воды. Правда, пить очищенную таким способом воду будет опасно для человека по другой причине.

Ещё нас можно читать в Телеграме, в Фейсбуке и в Вконтакте. Традиционно уточняю, что в сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла), а в день публикуем не больше двух постов.

Источник

Температура кипения воды в зависимости от давления: 4 фактора, таблица для расчёта

Многие люди думают, что температура кипения воды составляет 100°C. Однако этот показатель может меняться в зависимости от атмосферного давления.

Например, на горе Эверест на подъеме 8842 метра над уровнем моря вода закипит при +70°C. А в глубокой шахте при достижении температуры + 103°C

В данной статье мы выясним, как будет меняться температура кипения воды в зависимости от давления: в горах, шахте, вакууме. Рассмотрим особенности процесса кипячения с точки зрения физики и химии.

Как будет меняться температура кипения воды: 4 фактора

Температура, при которой кипит жидкость, называется температурой кипения.

Стоит отметить, что она всегда остается неизменной. Поэтому, если увеличить огонь под кипящей кастрюлей с водой, выкипать будет быстрее, но температура при этом не увеличится, так как средняя кинетическая энергия молекул остаётся неизменной.

Рассмотрим 4 фактора, которые влияют на изменение t°:

Рассмотрим более подробно каждый из факторов.

Влияние атмосферного давления

Согласно исследованиям и уравнению Клапейрона — Клаузиуса, градус кипения напрямую зависит от атмосферного давления. С его ростом температура кипения увеличивается, а с уменьшением, наоборот, становится все ниже и ниже.

Атмосферное давление — это давление атмосферы, действующее на все находящиеся на ней предметы и земную поверхность. Оно может меняться в зависимости от места и времени и измеряется барометром.

При нормальном атмосферном давлении 760 мм ртутного столба вода кипит при + 100 °C

В горной местности давление уменьшается, а под землей (в шахте) увеличивается.

Для наглядности предоставлена таблица № 1 из большого химического справочника, источник: Волков А. И, Жарский И. В.

Таблица № 1. «Температура кипения воды от давления».

Единицы измерения давления в таблице: кПа.

1 кПа = 1000 Па = 0,00986923 атм = 7, 50062 мм. рт. ст

Нормальное атмосферное давление составляет 765 мм. РТ. Ст. = 101,325 Р, кПа

Температура кипения в горах

При подъеме над поверхностью Земли (в горах), температура кипения воды падает, так как снижается атмосферное давление (на каждые 10, 5 м на 1 мм РТ. С). Пузырькам легче всплывать – процесс происходит быстрее.

Поэтому высоко в горах альпинисты не могут приготовить нормальную пищу, а используют законсервированные продукты.

Для варки мяса, как и других продуктов, нужны привычные 100 градусов. В обратном случае все компоненты бульона просто останутся сырыми.

Таблица № 2. «Как будет меняться t° кипения с высотой».

Температура кипения воды в шахте

Если спуститься в шахту, то давление будет увеличиваться.

Применение герметической крышки

Герметичные крышки не позволяет образовавшемуся пару ускользнуть. В среднем температура закипания воды увеличивается от 5-20 градусов.

В хозяйстве для приготовления блюд часто используют кастрюли, сковородки с герметичной крышкой. Таким образом, уменьшается время приготовления пищи за счет высокой температуры, а блюда получаются более вкусными. В горных районах с низким давлением это необходимая вещь для приготовления пищи. Так же используют мультиварки и сотейники.

Кипячение воды в вакууме

Вакуум — это среда с газом, с пониженным давлением.

Температура кипения воды в вакууме зависит от того, какое давление в нём.

Разные виды вакуумов поддерживают разное давление. Например, в низком вакууме давление составляет от 760 до 25 мм. РТ. Ст. В абсолютном вакууме давление полностью отсутствует. Для точного расчета нужно знать модель вакуума и давление, которое он поддерживает.

Кипение солёной воды

Солёная вода закипает при более высокой температуре за счет своих свойств.

Соль увеличивает плотность воды, соответственно на процесс требуется больше времени.

t° повышается примерно на 1 градус при добавлении 40 грамм соли на литр воды.

Температура кипения воды в чайнике

Чистая пресная вода закипает в чайнике при t° 100 градусов °C при условиях нормального атм. давления 760 мм ртутного столба.

Удельная теплоемкость

Удельной теплоемкостью вещества называется количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 кг этого вещества, чтобы его температура изменилась на 1 градус Цельсия.

Это количество теплоты необходимое для нагревания массы вещества на один градус.

формула удельной теплоемкости

С — удельная теплоемкость;

— масса нагреваемого охлаждающегося вещества;

— ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.

Процесс кипячения воды: 3 основных стадии

Кипение – это интенсивное парообразование, которое происходит при нагревании жидкости по всему объёму при определённой температуре.

Весь процесс кипения воды сопровождается выделением пара. Это одно из состояний воды. При парообразовании температура пара и воды остаются постоянными до тех пор, пока жидкость не изменит свое агрегатное состояние. Это явление объясняется тем, что при кипении вся энергия расходуется в преобразование воды в пар.