Меню

В процессе кипения воды при нормальном давлении ее температура

Как изменяется температура кипения воды на Земле

Каждый день мы используем кипящую воду для приготовления супа или чашечки кофе. Но задумывались ли Вы, при какой температуре происходит процесс кипения? Вероятно, Вы могли где-то прочесть или узнать от кого-то, что вода кипит при температуре в 100 градусов по Цельсию. Но, не всегда и не везде.

Температура кипения воды изменяется с высотой. Но не сама высота влияет на этот процесс, а изменяющийся показатель атмосферного давления. Любая жидкость начинает кипеть, когда давление пара соответствует атмосферному давлению. Под давлением пара следует понимать фазовый переход вещества из жидкого в газовое состояние.

При обычной комнатной температуре мы не наблюдаем кипения воды, поскольку паровое давление воды ниже, чем окружающее атмосферное давление. Чтобы паровое давление соответствовало атмосферному на уровне моря, потребуется температура в 100 градусов по Цельсию.

Уравнение Клапейрона-Клаузиуса показывает, что при увеличении давления температура кипения также увеличивается. При уменьшении давления, соответственно, температура кипения уменьшается. Теперь рассмотрим все это на примерах.

Побережье Мертвого моря – это самая низкая точка суши на Земле. Уровень воды здесь на 430 метров ниже уровня моря. Ввиду повышенного атмосферного давления температура кипения воды здесь составляет 101,4 градуса по Цельсию.

Поднимемся немного выше. Баку — самая низкая столица , расположенная на 28 метров ниже уровня моря. Здесь температура кипения составляет 100,1 градус по Цельсию. Ровно 100 градусов по Цельсию требуется для кипения на уровне моря.

Теперь поднимемся выше. Город Ла-Пас – фактически самая высокая столица , располагается на 3640 метров выше уровня моря. Температура кипения в городе составляет всего 87,71 градус по Цельсию. Еще меньше – на горе Килиманджаро при высоте в 5895 метров над уровнем моря. Чтобы вскипятить воду потребуется только 80,33 градуса по Цельсию.

Но абсолютным рекордсменом, естественно, является наивысшая точка Земли – Эверест . Температура кипения в этой точке составляет 69,94 градуса по Цельсию.

Мы благодарны Вам за чтение наших материалов!
Подписывайтесь на канал Achernar и получайте больше интересных публикаций в своей ленте.

Источник

Непостоянная величина, или какова температура кипения воды

Кипение воды без ее нагревания – явление обыденное. Его обязательно демонстрировали на школьных уроках физики.

Как же можно достичь кипения воды, не прибегая к воздействию на нее температуры, и почему это возможно – целевые вопросы, затрагиваемые в этой публикации.

Читайте также:  Как повысить диастолическое давление в пожилом возрасте

Что это такое?

Температура кипения воды – это граница ее фазового перехода из жидкого состояния в газообразное (пар). Причем в этот момент все тепло поглощается этим пограничным процессом, не позволяя воде продолжать греться. Она не нагревается выше 100С, в отличие от пара.

От чего зависит?

Это параметр зависим от следующих факторов:

    Нагрев. Он заставляет молекулы воды двигаться быстрее, постепенно уравнивая давление ее насыщенного пара с атмосферным.

При достаточном нагревании их значения выравниваются. В этот момент вода начинает кипеть.

  • Давление окружающей среды – второй по значимости фактор после нагрева. Его сокращение снижает порог закипания.
  • Чистота воды незначительно, но влияет на ее закипание. Частицы посторонних включений тяжелее водяных, и для их разгона нужно больший разогрев. Поэтому чем сильнее загрязнение воды, тем выше граница ее закипания.
  • Чему равна в нормальных условиях?

    Состояние, при котором давление составляет 760 мм. рт. ст (101,325 кПа) при 0С, принимают нормальным. Чистая вода в таком состоянии закипает при 100С.

    Почему H2O закипает именно при 100 градусах?

    Нагрев приводит к отделению растворенного воздуха от H2O и образованию микроскопических пузырей. Чем горячее она становится, тем больше вырастает их объем и количество. При этом их пространство заполняется паром, давление которого также растет.

    Постепенно пар становится насыщенным. Пузыри укрупняются и, ускоряясь, покидают воду.

    Этому процессу свойственны следующие этапы:

    • образование мелких пузырьков и их группировка на дне и стенках емкости;
    • рост количества и объема пузырей, а также скорости их подъема на поверхность, что сопровождается характерным звуком;
    • массовое всплытие и ускорение движения пузырьков вызывает усиление звука бурления и изменение его тональности.

    На последней стадии объем паровых пузырей максимален. Давление пара и атмосферы соизмеримы, что и провоцирует фазовый переход и сильное бурление. Если значение давления атмосферы близко к нормальному, то описанный процесс протекает именно при 100С.

    Может ли кипеть при нагреве более или менее 100С?

    Из вышесказанного следует утвердительный ответ. Достаточно искусственно повысить давление, окружающее воду, или растворить в ней какое-нибудь вещество. Опыт показывает, что температура кипения воды повысится на 1С при добавлении в ее состав 40 граммов пищевой соли.

    Читайте также:  Коэффициент аномальности пластовых давлений

    Напротив, в разряженном воздухе температура закипания снижается (ориентировочно около 0,2С на каждые 5 мм. рт. ст.).

    Заключение

    Теперь можно утверждать, что температура кипения воды не является незыблемой константой. Поэтому неудивительно, что на Эвересте она составляет порядка 69 градусов. Напротив, океаническая вода закипает только при 101С по причине своей солености.

    Каноническое же значение, равное 100С, подразумевает проведение измерения с кристально чистой H2O и нормальным давлением. Разумеется, соблюсти оба требования на практике принципиально невозможно.

    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.

    Читайте также:  Как установить систему контроля давления в шинах

    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.

    Давление, Pa Температура кипения воды
    °C °F °K
    101 325 100 212 373
    84 660 95 205 368
    70 060 90 194 363
    47 340 80 176 353
    31 550 70 158 343
    19 900 60 140 333
    12 300 50 122 323
    7 350 40 104 313
    4 230 30 86 303
    3 380 27 80 300
    3 048 25 76 298
    2 710 22 72 295
    2 370 20 69 293
    2 030 18 64 291
    1 670 15 59 288
    1 350 12 53 285
    1 010 7 45 280
    605 32 273
    340 -6 21 267
    170 -15 6 258
    35 -31 -24 242
    0,16 -47 -35 226
    0,3 -51 -60 222
    0,03 -56 -70 217

    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

    Adblock
    detector