При какой температуре закипает вода в чайнике
Кипение воды – процесс интенсивного образования пара, происходящий как на свободной поверхности жидкости, так и внутри её структуры. От испарения его отличает подчиненность определённым параметрам – температуре и давлению. Скорость закипания зависит от степени взаимодействия на молекулярном уровне.
Многие считают, что вода начинает кипеть при 100°С. Но это верно лишь для обычных условий. В действительности, температурные показатели закипания – это диапазон величин, зависящий и от самой жидкости, и от давления (наружного и внутреннего). Парообразование может происходить и при 80°С, и при 130°С. При какой температуре закипает вода в чайнике? Попытаемся ответить на этот вопрос в данной статье.
Температура пара кипящей воды в чайнике
Паром называется газообразное состояние воды. Взаимодействуя с окружающим воздухом, он может оказывать на него давление. В процессе образования пара температура его и воды будет оставаться неизменной до тех пор, пока жидкость полностью не испариться. Это обусловлено тем, что вся мощь градусов идёт на парообразование. Подобное обстоятельство позволяет образовываться сухому насыщенному пару.
Внимание! Температура пара и кипящей жидкости всегда одинакова. Более горячий пар уместно получить, лишь применив специальные установки. Для закипания обыкновенной воды требуется нагреть её до 100°С.
При какой температуре закипает соленая вода
Солёная вода требует более высоких градусов для закипания, чем обычная жидкость. Это объясняется особенностью её состава. Всё пространство между водными молекулами занимают ионы, что приводит к гидратации. Напомним, данным термином называется присоединение молекул воды к ионам соли. Гидратация усиливает межмолекулярную связь, что отодвигает время закипания.
Нагреваясь, солёная вода непрерывно теряет молекулы. Соответственно, сталкиваться они будут значительно реже. Для инициации парообразования понадобится больший временной период, чем для рядовой жидкости. В общем и целом, можно уверенно утверждать, что солёная вода начинает кипеть при температуре приблизительно на 10°С выше, чем пресная.
Градус закипания дистиллированной воды
Дистиллированная вода – это вода, которую очистили от растворённых в ней минералов, органики и прочих примесей. Обычно её используют в химических лабораториях и в промышленности. Также она применяется в медицинских и исследовательских целях.
Важно! Дистиллированную воду запрещается пить или использовать для приготовления пищи.
Получается такая вода путём дистилляции. Обычную воду помещают в специальный агрегат-дистиллятор. Он выпаривает её и конденсирует пар. В конце у вас будет отдельно дистиллят, и отдельно примеси.
Температура, при которой из дистиллированной воды делается кипяток, равна показателю кипения водопроводной, т.е. всё тем же 100°С. Разница заключается в том, что закипать очищенная от солей жидкость начинает чуть быстрее.
Как влияет давление на процесс закипания воды
Давление (и атмосферное, и внутри жидкости) может существенно повлиять на процесс парообразования. Так, температурой кипения воды на высокой горе является 70°С, что значительно осложняет готовку. Чтобы приготовить пищу на высоте, требуется намного больше времени, поскольку, как это не парадоксально, закипевшая жидкость не будет достаточно горячей. Сварить куриное яйцо не получится совсем. Невозможно и приготовление мясных блюд.
Внимание! Употреблять еду на природе можно только, если она термически обработана и качественно проварена. Отправляясь в горный поход, следует заранее предвидеть такой нюанс и принять все необходимые меры по страховке себя от потенциальных неожиданных ситуаций.
Точка кипения воды на морском побережье — 100°С. При подъёме в гору, через каждые пройденные три сотни метров температура кипения будет уменьшаться на 1°С. Вследствие этого, жителям горных районов рекомендуется использовать автоклавы, чтобы жидкость получалась достаточно горячей. Это стоит помнить не только домохозяйкам, но и служащим лабораторий. Ведь все знают, что для стерилизации продуктов и инструментов необходимы более 100°С. Иначе оборудование не будет стерильным, ведь некоторые микробы являются термостойкими, и может принести в дальнейшем множество осложнений.
Уже доказано, что повышение температуры кипения может существенно сократить время, требующееся для приготовления еды, что очень важно в наш прогрессивный век.
Чтобы повысить данный показатель, надо применять герметично закрывающуюся ёмкость. Оптимальным выбором будут скороварки, в которых крышка не пропускает пар, увеличивая внутреннее давление. В процессе нагрева образуется пар, но, поскольку он не может попасть наружу, он конденсируется на внутренней стороне крышки. Это приводит к заметному повышению давления внутри сосуда. В автоклавах давление равняется 1-2 атмосферы, из-за этого жидкость в них начинает кипеть при 120-130°C.
Наибольшая возможная температура кипения воды пока учёными не обнаружена. Это обусловлено её способностью расти до поры, пока атмосферное давление не достигнет своего предела. Паровые турбинные установки подогревают воду до 400°С, но при этом она не кипит, а давление сохраняется в пределах нескольких десятков атмосфер. Аналогичные данные были получены при проведении исследований на больших океанических глубинах.
При какой температуре кипит вода: 59, 100, 78 градусов?
Сегодня, 27-го декабря, редакторы викторины на популярном сайте вообще дали нам отдохнуть, не задав ни одного сложного вопроса. Вот и вопрос о температуре кипения воды по Цельсию, ну, совсем же легкий! Кто этого не знает? Ладно бы еще как-то усложнили, например, кипение высоко в горах. Или по Фаренгейту. А так вопрос не заставил долго думать. Ответ на него знает любой школьник.
Из трех предложенных вариантов мы должны выбрать, однозначно, температуру 100 градусов. Вот так выглядит правильный ответ в викторине —
Выбирать в данном вопросе нужно ответ в желтой картинке под буквой "В" — 100 градусов по Цельсию. Ответ принесет нам десять дополнительных баллов.
Что-то я сомневаюсь, что найдутся люди в наше время, которые бы не знали ответ на данный вопрос. Хотя кто его знает. Работая со студентами, недавними выпускниками российских школ, я не раз сталкивалась с незнанием самых элементарных вещей с их стороны. Напрмер, они не знали, как написать формулу воды или кислорода. Это шокирует, но такова реальность.
Вот такой простейший опыт наверняка показывают в школе на уроках физики, измеряя при этом температуру кипения воды с помощью спиртового или ртутного термометра.
Как раз из его показаний школьники узнают, что вода закипает при температуре 100 град. С (правильный ответ) при обычном давлении, но при более низком или высоком давлении — показатели закипания воды совсем другие.
Температура кипения воды: как отличается и от чего зависит
В науке кипение определяется как смена агрегатного состояния вещества при нагревании, переход из жидкого состояния в парообразное, то есть с выделением пара. При какой температуре закипает вода? Физика утверждает, что чистая пресная вода при нормальном давлении в 1 атмосферу (760 мм ртутного столба) кипит при 100 °С. Но технические справочники, а также экспериментаторы Яков Перельман, Илья Мельников доказывают, что эти параметры могут быть другими при определенных условиях.
Процесс кипения воды в быту видим ежедневно. При внимательном наблюдении можем выделить такие стадии кипения:
- Через несколько мгновений после того как поставили чайник на огонь, видим образование в нем небольших пузырьков на дне и стенках. Это от нагревания из микротрещин посуды выделяется нагретый воздух.
- Далее пузырьки расширяются и стремятся вверх. Увеличиваются они уже за счет пара, в который превращается вода при нагревании. Поднимаются, потому что плотность пара меньше, чем воды. При этом холодные верхние слои воды опускаются вниз, сталкиваются с пузырями. Так возникают звуковые волны — характерные звуки чайника при закипании.
- Пузырьков становится все больше, появляется эффект мутной воды, известный как белое кипение.
- Наконец начинается интенсивное бурление воды: пузыри лопаются, появляется обильный пар и брызги. Вода кипит.
Какая температура кипения воды в чайнике? В чайник заливаем чистую воду, без солей и иных добавок. Кипятим ее при нормальных условиях, то есть при атмосферном давлении на поверхности Земли в одну атмосферу. По закону физики следует, что вода закипела при температуре 100 °С.
После того как вода закипела, ее температура остается постоянной. При достижении температуры кипения все дополнительное количество теплоты идет на образование пара, вода просто испаряется. Авторы книги «Физика для всех» объясняют процесс испарения так: пар над водой перемешивается с более холодными высокими слоями воздуха без пара. Это будет продолжаться непрерывно, пока вся вода не испарится.
На практике воду приходится кипятить не только в обычных условиях. Например, туристы в горах знают, что вода закипает при температуре ниже 100 °С, что мешает заварить крепкий чай и приготовить горячую пищу.
Опытным путем выявлено, что при более высоком давлении, превышающем 1 атмосферу, температура кипения воды значительно повышается. При низком давлении, например, при создании вакуума, наблюдается обратный процесс: вода может закипеть при температуре значительно ниже 100 °С.
Замечено также, что на температуру кипения воды влияет ее состав. Так, соленая вода требует большего нагревания для кипения.
От чего зависит температура кипения? Практика и научные эксперименты доказывают, что температура кипения воды зависит от условий — нормального, повышенного или пониженного атмосферного давления, а также от наличия в жидкости посторонних примесей, солей и добавок.
Приготовление еды в котелке на костре: Depositphotos
Как влияют условия и состав воды на температуру кипения
Какая температура кипения воды в горах? При подъеме в горы воздух становится более разреженным: при увеличении высоты над уровнем моря атмосферное давление понижается. Наблюдается такая закономерность: при подъеме на каждые 300 м температура кипения воды понижается примерно на 1 °С, на высоте 1 000 м она составит около 96,3 °С (погрешности обусловлены составом воды).
В горах Казахстана температура закипания воды будет такой:
- На пике Хан-Тенгри (7010 м) — около 77,2 °С.
- На пике Талгар (4979 м) — 83,5 °С.
- На Актау (4690 м) — 84,4 °С.
- На Белухе (4506 м) — 84,9 °С.
Автор книги «Занимательная физика» Яков Перельман утверждает, что правильным будет обратный расчет, если помнить, что температура кипения воды падает на 3 °С с каждым километром высоты. Тогда по температуре кипения воды можно определить, на какой высоте в горах находятся туристы.
Опытным путем можно определить, как меняется температура кипения при дальнейшем понижении атмосферного давления, например, при создании вакуума (откачивая воздух из какой-то емкости, куда помещен сосуд с водой). При давлении в 0,5 атмосфер вода закипит при температуре 80,8 °С, а при давлении в 0,03 атмосфер можно наблюдать прохладный кипяток — кипение воды комнатной температуры 17,2 °С. Этот эффект нашел практическое применение в технологии вакуумной сушки, когда добиваются испарения влаги при невысокой температуре.
При повышении атмосферного давления вода закипает при более высоких температурах, чем 100 °С. Яков Перельман приводит пример, что в шахте, где давление выше, чем на поверхности, получают кипяток горячее — 101 °С на глубине 300 м, на глубине 600 м — 102 °С.
При давлении 1,5 атмосферы температура кипения будет 110,8 °С, при 2 — 120 °С, при 3 — 132,8 °С. Такой эффект применяется в жизни для более быстрого приготовления блюд в скороварках, где создается давление в 2–3 атмосферы.
Приготовление блюда в скороварке: Pixabay
Зависит температура кипения воды от ее состава. В воде с добавлением соли ее молекулы Na+ и Cl- заполняют часть пространства между молекулами воды. При этом нарушается связь между ними, что препятствует нагреванию воды. Поэтому для кипения соленой воды требуется более высокая температура. Так, если в 1 л воды добавить 60 г соли, то температура кипения увеличится на 10 °С.
Автор книги «Невероятные физические опыты» Илья Мельников приводит опытное доказательство такого факта. Если в кастрюле с чистой кипящей водой держать на пару бутылочку с водой, то вода в бутылочке не закипит, стекло при такой температуре препятствует кипению. Но если в воду в кастрюле добавить соль, то температура кипения повысится, что доведет к кипению воды в бутылочке.
Такие вот метаморфозы происходят с водой. В обычных условиях температура ее кипения может быть эталоном, но измените условия, и она будет или прохладным, или очень горячим кипятком.
Температура закипания воды в разных условиях
Кипение – это процесс, при котором изменяется агрегатное состояние вещества. Под водой мы понимаем превращение жидкости в пар.
Люди часто путают это понятие с испарением и кипением. Здесь важно понимать, что в первом случае процесс можно проводить даже при комнатной температуре, а во втором случае жидкость нагревают до нужной температуры.
Сам процесс сложный. При соприкосновении любой жидкости с источником тепла ее температура (Т) все более и более возрастает, пока не достигнет так называемой точки кипения. В этот момент фактически прекращается рост температуры жидкости и получаемая ею тепловая энергия разрывает связи между молекулами. Таким образом, жидкие частицы 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».
Некоторые могут подумать, что кипячение и приготовление на пару — синонимы. Это не совсем правда. Оба процесса являются эндотермическими — они происходят за счет поглощения тепла. Но если испарение — это медленный поток, воздействующий только на поверхность жидкости, то кипение — бурный процесс. охватывая всю массу жидкости.
Если растворить в воде немного соли, температура кипения воды повысится. Соль вступает в реакцию с водой и повышает температуру кипения воды, в результате чего вода закипает позже. Чтобы поднять температуру на 1°, нужно добавить 58 г поваренной соли на 1 л воды, но после добавления около 10 г соли температура остается почти такой же.
Температура пара в кипящей воде
Водяной пар часто образуется, когда жидкость закипает до точки кипения. В это время происходит изменение молекул воды, образованных двумя атомами водорода и одним атомом кислорода, которые при высвобождении переходят из жидкого состояния в газообразное.
Кстати, отопление производственных и бытовых помещений чаще всего осуществляется с помощью водонагревательного оборудования, чаще всего это твердотопливные или электрические котлы, где необходимая теплоотдача происходит при нагреве воды. Вода – один из самых дешевых природных ресурсов, поэтому данный вид отопления является самым популярным и востребованным. Такой принцип отопления можно использовать как на крупных производствах, так и в частных домах, а также в общественных банях. Для любых электрических котлов отопления, компания РОСНАГРЕВ, производит водяные ТЭНы, как типовые размеры, так и по чертежам клиента. Водяной пар можно обнаружить визуально. Просто поставьте кастрюлю на огонь и увидите, как частички воды начинают подниматься легким током. Это водяной пар. В природе его можно наблюдать в горячих источниках. В них температура воды может быть от 100°С.
Плотность пара намного меньше плотности воды, потому что молекулы пара находятся дальше друг от друга. Пространство над поверхностью воды заполнено менее плотными молекулами пара. Когда количество молекул, покидающих поверхность жидкости, больше, чем возвращающихся к ней, вода свободно испаряется. В этот момент он достигает точки кипения или температуры насыщения, потому что он 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 пара значительно больше.
От чего зависит температура кипения?
Первое, на что нужно обратить внимание, это атмосферное давление. Температура кипения будет выше, если вода находится под слишком большим давлением. Это означает, что для испарения потребуется больше времени.
Важным моментом является то, что температура кипения вещества не может увеличиваться бесконечно. Когда температура жидкости превышает точку кипения, достигается «критическая температура». Это температура, выше которой газ не может превратиться в жидкость при увеличении давления, т. е. не может быть сжижен. В этом случае не существует определенной жидкой или паровой фазы. 
Температура кипения каждого вещества различна. Это свойство зависит от молекулярной массы вещества и типа межмолекулярных сил, которые оно представляет (водородные связи, постоянный диполь, индуцированный диполь), что, в свою очередь, зависит от того, является ли вещество полярно-ковалентным или неполярно-ковалентным.
Когда температура вещества ниже его точки кипения, только часть его молекул на его поверхности будет иметь достаточно энергии, чтобы разрушить поверхностное натяжение жидкости и перейти в паровую фазу. С другой стороны, когда к системе подводится тепло, энтропия системы увеличивается (стремление частиц в системе к разупорядочению).
Температура кипения при разном давлении
Вода имеет точку кипения 100°C при стандартном давлении (1 бар) — следовательно, она кипит при 100°C (стандарт). Поскольку температура кипения и давление зависят друг от друга, температура увеличивается с увеличением давления. Это единственный способ достичь точки кипения. Так обстоит дело с приготовлением пищи. 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 сэкономите около половины затрат на электроэнергию!
Когда вещество достигает точки кипения, оно переходит из жидкого агрегатного состояния в газообразное. Газообразная и жидкая фазы могут находиться в равновесии. Например, для воды это происходит при температуре 80°С и давлении 474 гПа.
Однако баланс также может измениться, если вы увеличите или уменьшите давление и температуру. Если охладить систему до 70°C, водяной пар конденсируется (сжижается) до тех пор, пока давление пара не достигнет нового равновесного значения.
Температура кипения жидкости зависит от нескольких факторов. Этот процесс не так прост, как кажется на первый взгляд.
Главное помнить, что если давление снижается, температура кипения жидкости также снижается, а если повышается, то соответственно наблюдается повышение.
Наша компания может рассчитать и подобрать ТЭНы для работы как при высоком давлении, так и просто для кипячения воды.