Proč se teplota varu vody v různých podmínkách liší?
Každý ví, že teplota varu při normálním atmosférickém tlaku (asi 760 mm Hg) je 100 ° C. Ale ne každý ví, že voda může vařit při různých teplotách. Bod varu závisí na řadě faktorů. Pokud fungují určité podmínky, může voda vařit při teplotě +70 ° С a při +130 ° C a dokonce i při teplotě 300 ° C! Zvažte důvody podrobněji.
Co určuje teplotu varu vody?
Vroucí voda v nádrži probíhá specifickým mechanismem. Při procesu ohřevu kapaliny na stěnách nádrže, ve které se nalévá, se objevují vzduchové bubliny. V každé bubline je pára. Teplota páry v bublinkách je zpočátku výrazně vyšší než zahřátá voda. Ale jeho tlak v tomto období je vyšší než uvnitř bublin. Zatímco voda je teplá, pára v bublině je stlačena. Pak pod vlivem vnějších tlakových bublinek praskne. Proces trvá, dokud se teplota kapaliny a páry v bublině nezmění. Nyní se koule s párou mohou zvedat na povrch. Voda začíná vařit. Dále se proces ohřevu ukončí, protože přebytek tepla se odvádí párou do atmosféry. To je termodynamická rovnováha. Vzpomeňte si na fyziku: tlak vody se skládá z hmotnosti samotné kapaliny a tlaku vzduchu nad nádobou vody. Změna jednoho z těchto dvou parametrů (tlak tekutiny v nádobě a tlak atmosféry) umožňuje změnu teploty varu.
Jaký je bod varu vody v horách?
V horách postupně klesá teplota varu kapaliny. To je způsobeno skutečností, že atmosférický tlak postupně klesá při horolezectví. Aby voda mohla vařit, musí se tlak v bublině, který se objevuje při procesu ohřevu vody, rovnat atmosférickému tlaku. Proto s nárůstem výšky v horách na každých 300 m se bod varu vody snižuje o přibližně jeden stupeň. Taková vroucí voda není na plochém terénu tak horká jako vroucí tekutina. Ve velké nadmořské výšce je obtížné a někdy nemožné vařit čaj. Závislost varu vody na tlaku vypadá takto:
Nadmořská výška | 0 m | 300 m | 1000 m | 2000 m | 3000 m | 4000 m | 5000 m | 6000 m |
Bod varu | 100 ° C | 99 ° C | 96,7 ° C | 93,3 ° C | 90 ° C | 86,7 ° C | 83,8 ° C | 80 ° C |
A za jiných podmínek?
A jaký je bod varu vody vakuum? Vakuum je vzácné prostředí, ve kterém je tlak pod atmosférickým tlakem. Bod varu vody ve zředěném médiu závisí také na zbytkovém tlaku. S vakuovým tlakem 0,001 atm. kapalina se vaří při teplotě 6,7 ° C Typicky je zbytkový tlak přibližně 0,004 atm. Proto při tomto tlaku voda ohřát na teplotu 30 ° C. Se stoupajícím tlakem ve zředěném médiu se zvýší teplota varu kapaliny.
Proč voda vaří ve vzduchotěsné nádobě s více vysoká teplota?
V hermeticky uzavřené nádobě se bod varu kapaliny vztahuje k tlaku uvnitř nádoby. Při procesu ohřevu se uvolňuje pára, která kondenzuje na víku a stěnách nádoby. Tím se tlak v nádobě zvyšuje. Například v tlakovém hrnci tlak dosáhne 1,04 atm. Proto kapalina v ní klesá při 120 ° C. Typicky lze v takových nádržích nastavit tlak pomocí zabudovaných ventilů a tím i teploty.