Температура закипания воды в разных условиях

Полезно знать

Еще в школьном возрасте мы узнаем от учителей, что температура кипения воды равна 100°C (212°F). Но не каждому известно, что это миф. Это утверждение не только не верно, но и передает вводящие в заблуждение представления о природе научного знания. Сколько же составляет норма и от чего это зависит?

Процесс кипения воды

Кипение – это процесс, в ходе которого изменяется агломерационное состояние вещества. Если речь идет о воде, имеется в виду превращение жидкости в пар.

Люди часто путают это понятие с испарением и кипячением. Здесь важно понимать, что в первом случае процесс может осуществляться даже при комнатной температуре, а во втором случае происходит нагревание жидкости до нужной температуры.

Температура закипания воды в разных условиях

Сам процесс сложен. Когда жидкость любого типа вступает в контакт с источником тепла, ее температура (T) увеличивается все больше и больше, пока не достигнет так называемой температуры кипения. В этот момент фактически температура жидкости перестает повышаться, а получаемая ею тепловая энергия разрывает связи между молекулами. Таким образом частицы жидкости испаряются и быстро переходят в газообразное состояние.

Самый классический пример мы можем наблюдать каждый раз, когда готовим макароны на ужин. Когда вода в кастрюле достигает температуры 100 °С, она начинает кипеть и «дымить».

Температура закипания воды в разных условиях

Некоторые могут подумать, что кипение и испарение синонимы. Это не совсем так. Оба являются эндотермическими процессами — они происходят за счет поглощения тепла. Но если испарение — это медленное протекание, затрагивающее только поверхность жидкости, то кипение — это бурный процесс. с участием всей массы жидкости.

Температура закипания воды в разных условиях

Если растворить в воде немного соли, то температура кипения воды станет выше. Соль взаимодействует с водой и вызывает повышение температуры ее кипения, в результате чего вода закипает позже. Чтобы поднять температуру на 1°, в 1 л воды нужно добавить 58 г поваренной соли, но при добавлении около 10 г соли температура остается почти такой же.

Температура закипания воды в разных условиях

Температура пара при кипении воды

Водяной пар часто образуется при кипячении жидкости до тех пор, пока она не достигнет температуры кипения. В этот момент происходит изменение молекул воды, образованных двумя атомами водорода и одним кислородом, которые при освобождении переходят из жидкого состояния в газообразное.

Читайте также:  Может ли вода оставаться жидкой при температуре ниже нуля?

Кстати, отопление промышленного и бытового помещение чаще всего осуществляется при помощи водонагрейного оборудования, проще говоря специальных котлов, где при нагревании воды происходит необходимая теплоотдача. Вода является одним из самых дешевых природных ресурсов, поэтому такой тип обогрева наиболее популярен и востребован. Данный принцип отопления может использоваться как на крупных производствах, так и в частных домах, а также банях. Особой популярностью пользуются твердотопливные котлы длительного горения

Водяной пар можно обнаружить визуально. Достаточно поставить кастрюлю на огонь и увидеть, как частички воды начинают подниматься в виде нежного потока. Это водяной пар. В природе мы можем наблюдать его в термальных источниках. В них температура воды может быть иной, чем 100°C.

Температура закипания воды в разных условиях

Плотность пара намного меньше плотности воды, потому что молекулы пара находятся дальше друг от друга. Пространство над поверхностью воды заполняется менее плотными молекулами пара. Когда количество молекул, покидающих поверхность жидкости, больше, чем возвращающихся, вода свободно испаряется. В этот момент она достигает точки кипения или температуры насыщения, так как она насыщается тепловой энергией.

Если давление остается постоянным, добавление большего количества тепла не приводит к дальнейшему повышению температуры, но заставляет воду образовывать насыщенный пар. Температура насыщенного пара и кипящей воды в одной и той же системе одинакова, но тепловая энергия на единицу массы в паре значительно больше.

Температура закипания воды в разных условиях

От чего зависит температура кипения

Первое, на что стоит обратить внимание, это атмосферное давление. Температура кипения будет более высокой, если вода подвергается слишком высокому давлению. Это значит, что ей потребуется больше времени для испарения.

Важным моментом является то, что температура кипения вещества не может увеличиваться до бесконечности. При повышении температуры жидкости выше ее точки кипения, достигается «критическая температура». Э​то температура, выше которой газ не может перейти в жидкость при повышении давления, т. е. не может быть сжижен. В данном случае нет определенной жидкой или паровой фазы.

Читайте также:  Распространение воды в природе. Строение молекул воды — урок

Температура закипания воды в разных условиях

Температура кипения у каждого вещества разная. Это свойство зависит от молекулярной массы вещества и типа представляемых им межмолекулярных сил (водородные связи, постоянный диполь, индуцированный диполь), что, в свою очередь, зависит от того, является ли вещество полярно-ковалентным или неполярным ковалентным.

Когда температура вещества ниже его точки кипения, только часть его молекул, находящихся на его поверхности, будет иметь достаточно энергии, чтобы разрушить поверхностное натяжение жидкости и уйти в паровую фазу. С другой стороны, при подводе тепла к системе происходит увеличение энтропии системы (стремление частиц в системе к беспорядку).

Температура закипания воды в разных условиях

Чему равна в нормальных условиях

Температура насыщения составляет 100°С при атмосферном давлении. Но если его увеличить, это позволит добавить больше тепла и повысить температуру без изменения фазы.

Повышение давления эффективно увеличивает как энтальпию воды, так и температуру насыщения. Связь между температурой насыщения и давлением известна как кривая насыщения пара.

Вода и пар могут сосуществовать при любом давлении на этой кривой. Пар в состоянии выше кривой насыщения известен как перегретый пар.

  1. Температуру выше температуры насыщения называют степенью перегрева пара.
  2. Вода в состоянии ниже кривой называется недонасыщенной водой.

Температура закипания воды в разных условиях

Если пар может вытекать из котла с той же скоростью, с которой он производится, добавление дополнительного тепла просто увеличивает скорость производства. Если пар не выходит из котла, а скорость подвода тепла сохраняется, энергия, поступающая в котел, будет больше, чем энергия, выходящая из него. Эта избыточная энергия повышает давление, что позволяет повысить температуру насыщения, поскольку она коррелирует с давлением пара.

Температура кипения воды в вакууме, чайнике, на различной высоте

Атомы или молекулы, составляющие твердое тело или жидкость, расположены очень близко друг к другу. Если вы понизите давление (другими словами, создадите вакуум), то у поверхности твердого тела (или жидкости) будет очень мало атомов или молекул газа. Это делает маловероятным замену любой молекулы, покинувшей поверхность. По мере того как вы снижаете давление, «веществу», с которым вы имеете дело, будет труднее объединяться, чтобы образовать твердое тело (или жидкость). В вакууме давление может быть критически низким. Показатель настолько минимален, что кипение воды может осуществляться при температуре 15°C.

Температура закипания воды в разных условиях

Чайник нагревает воду до точки кипения. Она обычно равна стандарту. Потом он выключается и вода  закипает. Так называемое агрегатное состояние воды меняется: она переходит из жидкого состояния в газообразное.

Читайте также:  Сколько пить воды, чтобы похудеть

Что касается высоты, то на уровне моря вода также кипит при 100°C. Там норма давления составляет 1013 бар. На больших высотах, например в горах, с увеличением высоты воздух становится все более разреженным, а атмосферное давление падает. Это приводит к возможному кипению при низкой температуре.

Температура закипания воды в разных условиях

Специалисты подсчитали, что вода на Цугшпитце, высота которой составляет почти 3000 метров, кипит при температуре 90 °C. А на горе Эверест, высота которой почти 9000 метров, давление воздуха 0,326 бар и кипение происходит уже при 70 °C.

Температура кипения при разном давлении

Вода имеет точку кипения 100°C при стандартном давлении (1 бар) — поэтому она закипает при 100°C (стандарт). Поскольку температура и давление кипения существуют в зависимости друг от друга, температура увеличивается с увеличением давления. Это единственный способ достичь точки кипения. Это актуально при приготовлении еды. Если вы увеличите давление в скороварке, вода достигнет температуры кипения около 120°C вместо 100°C. Таким образом, ваша еда будет готова быстрее, а также вы сможете сэкономить примерно половину затрат на электроэнергию!

Температура закипания воды в разных условиях

Когда вещество достигает точки кипения, оно переходит из жидкого агрегатного состояния в газообразное. Газовая и жидкая фазы могут находиться в равновесии. Например, для воды это имеет место при температуре 80°C и давлении 474 гПа.

Однако равновесие может также меняться, если вы увеличите или уменьшите давление и температуру. Если вы охладите систему до 70°C, водяной пар конденсируется (сжижается) до тех пор, пока давление пара не достигнет нового равновесного значения.

Кипение жидкости зависит от ряда факторов. Этот процесс не так прост, как может показаться на первый взгляд. Главное помнить, что, если снижается давление, то снижается и температура кипения жидкости, а если повышается, то наблюдается, соответственно, повышение. В Интернете сегодня также можно найти множество таблиц, где будут даны различные показатели температур. Они находятся сегодня в широком доступе. Воспользоваться может даже школьник или студент.

Как вам статья?

Анна Степанова
Анна Степанова
Знает все об очистке воды, ее полезных свойствах и применении. Всегда может помочь ценным советом.
Задать вопрос

Оцените статью
Сила-Воды.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector