Кипение воды в различных состояниях и условиях
Кипение — способ образования пара, происходящий при определенных значениях температуры и атмосферного давления. Изменение одного из этих условий ведет к коррекции другого. Известно, что обычно вода закипает при +100?С. При создании же вакуума, например, в специальных сушильных шкафах, этот показатель снижается и при 100 мбар составляет всего +46?С.
Как происходит кипение?
При нагреве на дне и стенках посуды с водой появляются пузырьки пара. Температура в них значительно выше, чем в остальной жидкости, а давление ниже. Когда оно становится одинаковым и внутри, и снаружи, вода начинает кипеть. Во время этого процесса, несмотря на продолжающийся нагрев, температура жидкости мало изменяется. Кипение продолжается, пока вся она не обратится в пар.
Что происходит с изменением давления?
При повышении этого показателя, соответственно, увеличивается и температура. Так, в герметично закрытой пароварке кипение происходит при +120?С.
Понижение атмосферного давления в естественных условиях можно наблюдать при восхождении в горы. На высоте 6000 метров температура кипения воды составляет +80?. Заварить чай там довольно сложно. Зато в подземной шахте кипяток будет более горячий, чем где-либо еще.
Вакуум
Дальнейшее снижение давления естественным путем невозможно, но оно достигается в лабораторных условиях. Такая разреженная среда называется вакуум. При давлении в нем 0,001 атмосфер вода закипит при температуре +6,7?. Эти свойства используются в работе вакуумных сушильных шкафов. В условиях герметизации и отсутствия воздуха удаление остатков влаги из продуктов происходит при более низкой температуре, что позволяет сохранить в них полезные вещества.
Космос
Здесь кипячение выглядит по-другому. При повышении температуры жидкость не поднимается к поверхности, а остается на дне и продолжает нагреваться дальше. Вода, более удаленная от источника тепла, изменяется мало. Формирующиеся пузырьки пара не поднимаются на поверхность, а объединяются в один большой, который колышется в жидкости.
Кипение воды
Кипение воды – знакомый и привычный всем нам процесс, который является предвестником ароматного чая, вкусного обеда или чистого белья, если речь идёт о кипячении и отбеливании белья. Но кипение воды не такой простой процесс – на него влияет множество факторов. В этой статье разберёмся, какие факторы влияют на скорость и сам факт закипания, что выделяется при кипении воды и как понять, что вода готова к завариванию чая и просто безопасна для питья.
Какие факторы влияют на закипание?
Кипение – физический процесс, характерный для любого вещества. Кипением называют процесс перехода вещества из жидкости в газ. Для воды это переход воды в пар при температуре 100 градусов и обычном для равнины давлении.
Обратите внимание, что кипение – это не испарение. Испарение происходит всегда, а кипение – только при определённой температуре и давлении. Кипение можно узнать по характерным признакам: внутри толщи воды образуются пузыри, которые стремятся наверх, вода горячая, над ней пар. Чтобы узнать, что вода кипит, достаточно лишь увидеть пузыри и пар над чайником или кастрюлей. Безопасной считается вода, которая интенсивно кипит. Если пузырьки только появляются, то в кастрюле около 60 градусов, если вода вяло кипит – 80–90 градусов. И только при активном кипении вода имеет температуру 100 градусов.
Температура кипения — не всегда привычные нам 100 градусов. Разберемся, что влияет на закипание воды.
Интересные факты про закипание:
· В горных районах вода кипит при 75 градусах из-за пониженного атмосферного давления. Чай при такой температуре заварить можно, а вот сварить крупу уже может не получиться, не говоря уже о приготовлении мяса.
· Солёная вода кипит при температуре выше 100 градусов, точная температура зависит от концентрации солей. На практике это означает, что вода из природных источников может кипеть при 105 или даже 110 градусах.
· В вакууме вода будет кипеть при 30 градусах – не лучшая идея кипятить воду для кофе в вакуумной камере, ведь он не заварится;
· Дистиллированная вода кипит при той же температуре, что и обычная водопроводная, но закипает немного быстрее.
При кипении и долгом воздействии высокой температуры в воде погибает большинство болезнетворных бактерий. Также при кипении воды в осадок выпадают минеральные соли, которые могут оседать на стенках чайника.
Сколько по времени закипает вода?
На этот показатель влияет множество факторов, как вполне бытовых, так и физических.
Что влияет на время закипания воды:
· объём, который нужно вскипятить;
· чистота воды – чем меньше солей и примесей, тем быстрее закипит вода;
· свойства ёмкости – как долго она нагревается сама по себе, как быстро отдаёт тепло в окружающую среду;
· холодно ли в помещении;
· давление атмосферы – высотность, погода и т.д. При высоком давлении вода будет закипать дольше, температура кипения повысится;
· температура конфорки, огня или другого источника тепла для нагревания.
Приличное количество тепла от конфорки забирает посуда – по сути огонь или электричество греют кастрюлю, и лишь сама кастрюля греет воду. Наиболее быстрое закипание при прочих равных условиях будет в тонкостенной железной посуде, она быстрее нагревается и быстрее передаёт тепло воде.
Интересный факт – вода без соли закипит быстрее, но если соль добавить в начале кипения, то кипячёную воду вы получите быстрее. Соль замедляет закипание воды, но ускоряет процесс кипения.
Точное время закипания воды можно рассчитать по формуле: t=(c1m1t°C1+c2m2t°C2+Lm)/N
Где:
· c1, L — теплоёмкость и удельная теплота парообразования воды, берутся из таблиц;
· m1 — масса воды;
· t°C — разница между изначальной и нужной для кипения температурой;
· N — мощность нагревательного прибора;
· m2 и c2 — характеристики ёмкости, в которой проводится кипячение (масса и теплоёмкость).
Для бытовых нужд можем лишь сказать, что обычно литр воды закипает около 10 минут, если он в кастрюле на стандартной бытовой плите, и около 3 минут, если в электрическом чайнике. Вы можете ускорить закипание, если закроете кастрюлю или чайник крышкой, тогда пар будет сохраняться и тепло быстрее нагреет воду.
Как понять, что жидкость кипит?
Когда вода закипает, пропустить этот момент будет крайне сложно. В толще воды появляются характерные пузырьки – сначала на дне и на стенках посуды, потом пузырьки начинают отделяться и стремятся вверх. Одновременно с этим вы услышите бурление.
Почему при кипении в воде образуются пузыри? В ёмкости имеются микроскопические неровности. Они служат центрами парообразования – здесь возникают пузырьки с паром. Когда пузырь с паром достигает поверхности воды, он лопается и выпускается в воздух порцию пара. Пар скапливается на поверхности воды.
Как только начинается активное бурление воды, её можно снимать с плиты. Вода уже имеет температуру 100 градусов, если оставить её греться дальше – она начнёт выкипать, полностью переходя в пар.
Активно испаряться вода продолжит ещё какое-то время. Вы, наверное, помните, как пар образуется над поверхностью супа или чая – в этот момент температура блюда достаточно высока, чтобы вода активно испарялась.
На быстроту закипания воды влияет её чистота, кроме того, чистая вода не оставляет накипи и не имеет неприятного вкуса после кипячения. Чтобы получить именно такую чистую воду, установите в квартире или доме систему фильтров БАРЬЕР. Также вы можете использовать фильтр-кувшин – его эффективность ничуть не ниже, если речь идёт о фильтрации небольших объёмов воды.