Βράσιμο είναι η διαδικασία αλλαγής της αθροιστικής κατάστασης μιας ουσίας. Όταν μιλάμε για νερό, εννοούμε την αλλαγή από υγρό σε ατμό. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο βρασμός δεν είναι εξάτμιση, η οποία μπορεί να συμβεί ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου. Επίσης, μην το συγχέετε με το βράσιμο, που είναι η διαδικασία θέρμανσης του νερού σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Τώρα που καταλάβαμε τις έννοιες, μπορούμε να προσδιορίσουμε σε ποια θερμοκρασία βράζει το νερό.
Διαδικασία
Η διαδικασία μετατροπής της κατάστασης συσσωμάτωσης από υγρή σε αέρια είναι πολύπλοκη. Και παρόλο που οι άνθρωποι δεν το βλέπουν, υπάρχουν 4 στάδια:
- Στο πρώτο στάδιο, σχηματίζονται μικρές φυσαλίδες στον πάτο του θερμαινόμενου δοχείου. Μπορούν επίσης να φαίνονται στα πλάγια ή στην επιφάνεια του νερού. Σχηματίζονται λόγω της διαστολής των φυσαλίδων αέρα,που βρίσκονται πάντα στις ρωγμές του δοχείου όπου θερμαίνεται το νερό.
- Στο δεύτερο στάδιο, ο όγκος των φυσαλίδων αυξάνεται. Όλα αρχίζουν να βγαίνουν ορμητικά στην επιφάνεια, αφού μέσα τους υπάρχει κορεσμένος ατμός, ο οποίος είναι ελαφρύτερος από το νερό. Με την αύξηση της θερμοκρασίας θέρμανσης, η πίεση των φυσαλίδων αυξάνεται, και ωθούνται στην επιφάνεια λόγω της γνωστής δύναμης του Αρχιμήδη. Ο χαρακτηριστικός ήχος φυσαλίδων μπορεί να ακουστεί καθώς οι φυσαλίδες διαστέλλονται και συρρικνώνονται συνεχώς.
- Στο τρίτο στάδιο, μπορεί να δει κανείς μεγάλο αριθμό φυσαλίδων στην επιφάνεια. Αυτό αρχικά δημιουργεί θολότητα στο νερό. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ευρέως "βρασμός του λευκού κλειδιού" και διαρκεί ένα μικρό χρονικό διάστημα.
- Στο τέταρτο στάδιο, το νερό βράζει έντονα, εμφανίζονται μεγάλες φυσαλίδες που σκάνε στην επιφάνεια, είναι δυνατό το πιτσίλισμα. Τις περισσότερες φορές, οι πιτσιλιές σημαίνουν ότι το υγρό έχει φτάσει στη μέγιστη θερμοκρασία του. Ο ατμός θα αρχίσει να βγαίνει από το νερό.
Είναι γνωστό ότι το νερό βράζει σε θερμοκρασία 100 βαθμών, κάτι που είναι δυνατό μόνο στο τέταρτο στάδιο.
Θερμοκρασία ατμού
Ο ατμός είναι μία από τις καταστάσεις του νερού. Όταν εισέρχεται στον αέρα, τότε, όπως και άλλα αέρια, ασκεί μια συγκεκριμένη πίεση πάνω του. Κατά την εξάτμιση, η θερμοκρασία του ατμού και του νερού παραμένει σταθερή έως ότου ολόκληρο το υγρό αλλάξει την κατάσταση συσσωμάτωσης. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι όταν βράζει, όλη η ενέργεια δαπανάται για τη μετατροπή του νερού σε ατμό.
Στην αρχή του βρασμού, ένα υγρόκορεσμένο ατμό, ο οποίος μετά την εξάτμιση όλου του υγρού ξηραίνεται. Εάν η θερμοκρασία του αρχίσει να υπερβαίνει τη θερμοκρασία του νερού, τότε αυτός ο ατμός υπερθερμαίνεται και ως προς τα χαρακτηριστικά του θα είναι πιο κοντά στο αέριο.
Βραστό αλατόνερο
Είναι ενδιαφέρον να γνωρίζουμε σε ποια θερμοκρασία βράζει το νερό με υψηλή περιεκτικότητα σε αλάτι. Είναι γνωστό ότι θα πρέπει να είναι υψηλότερο λόγω της περιεκτικότητας σε ιόντα Na+ και Cl- στη σύνθεση, τα οποία καταλαμβάνουν μια περιοχή μεταξύ των μορίων του νερού. Αυτή η χημική σύνθεση του νερού με αλάτι διαφέρει από το συνηθισμένο φρέσκο υγρό.
Το γεγονός είναι ότι στο αλμυρό νερό υπάρχει μια αντίδραση ενυδάτωσης - η διαδικασία σύνδεσης μορίων νερού σε ιόντα άλατος. Ο δεσμός μεταξύ των μορίων του γλυκού νερού είναι πιο αδύναμος από αυτούς που σχηματίζονται κατά την ενυδάτωση, επομένως το βράσιμο υγρού με διαλυμένο αλάτι θα διαρκέσει περισσότερο. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, τα μόρια του νερού που περιέχει αλάτι κινούνται πιο γρήγορα, αλλά είναι λιγότερα, γι' αυτό και οι συγκρούσεις μεταξύ τους συμβαίνουν λιγότερο συχνά. Ως αποτέλεσμα, παράγεται λιγότερος ατμός και επομένως η πίεσή του είναι χαμηλότερη από την κεφαλή ατμού του γλυκού νερού. Επομένως, απαιτείται περισσότερη ενέργεια (θερμοκρασία) για την πλήρη εξάτμιση. Κατά μέσο όρο, για να βράσετε ένα λίτρο νερού που περιέχει 60 γραμμάρια αλάτι, είναι απαραίτητο να αυξήσετε το σημείο βρασμού του νερού κατά 10% (δηλαδή κατά 10 C).
Εξαρτήσεις του βρασμού από την πίεση
Είναι γνωστό ότι στα βουνά, ανεξάρτητα από τη χημική σύσταση του νερού, το σημείο βρασμού θα είναι χαμηλότερο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ατμοσφαιρική πίεση σε υψόμετροπαρακάτω. Η κανονική πίεση θεωρείται ότι είναι 101,325 kPa. Με αυτό, το σημείο βρασμού του νερού είναι 100 βαθμοί Κελσίου. Αν όμως ανεβείτε σε ένα βουνό, όπου η πίεση είναι κατά μέσο όρο 40 kPa, τότε το νερό θα βράσει εκεί στους 75,88 C. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι το μαγείρεμα στα βουνά θα πάρει σχεδόν τον μισό χρόνο. Για τη θερμική επεξεργασία των προϊόντων απαιτείται συγκεκριμένη θερμοκρασία.
Πιστεύεται ότι σε υψόμετρο 500 μέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, το νερό θα βράζει στους 98,3 C και σε υψόμετρο 3000 μέτρων το σημείο βρασμού θα είναι 90 C.
Σημειώστε ότι αυτός ο νόμος λειτουργεί και προς την αντίθετη κατεύθυνση. Εάν ένα υγρό τοποθετηθεί σε μια κλειστή φιάλη από την οποία δεν μπορεί να περάσει ατμός, τότε καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία και σχηματίζεται ατμός, η πίεση σε αυτή τη φιάλη θα αυξηθεί και ο βρασμός σε υψηλή πίεση θα συμβεί σε υψηλότερη θερμοκρασία. Για παράδειγμα, σε πίεση 490,3 kPa, το σημείο βρασμού του νερού θα είναι 151 C.
Βραστό απεσταγμένο νερό
Το απεσταγμένο νερό είναι καθαρό νερό χωρίς ακαθαρσίες. Συχνά χρησιμοποιείται για ιατρικούς ή τεχνικούς σκοπούς. Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν ακαθαρσίες σε τέτοιο νερό, δεν χρησιμοποιείται για μαγείρεμα. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι το απεσταγμένο νερό βράζει πιο γρήγορα από το συνηθισμένο γλυκό νερό, αλλά το σημείο βρασμού παραμένει το ίδιο - 100 μοίρες. Ωστόσο, η διαφορά στο χρόνο βρασμού θα είναι ελάχιστη - μόνο ένα κλάσμα του δευτερολέπτου.
Σε μια τσαγιέρα
Συχνά οι άνθρωποι αναρωτιούνταισε ποια θερμοκρασία βράζει το νερό στο βραστήρα, αφού είναι αυτές οι συσκευές που χρησιμοποιούν για να βράσουν το υγρό. Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι η ατμοσφαιρική πίεση στο διαμέρισμα είναι ίση με την τυπική και το νερό που χρησιμοποιείται δεν περιέχει άλατα και άλλες ακαθαρσίες που δεν πρέπει να υπάρχουν, τότε το σημείο βρασμού θα είναι επίσης τυπικό - 100 μοίρες. Αλλά αν το νερό περιέχει αλάτι, τότε το σημείο βρασμού, όπως ήδη γνωρίζουμε, θα είναι υψηλότερο.
Συμπέρασμα
Τώρα ξέρετε σε ποια θερμοκρασία βράζει το νερό και πώς η ατμοσφαιρική πίεση και η υγρή σύνθεση επηρεάζουν αυτή τη διαδικασία. Δεν υπάρχει τίποτα περίπλοκο σε αυτό και τα παιδιά λαμβάνουν τέτοιες πληροφορίες στο σχολείο. Το κύριο πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι ότι καθώς η πίεση μειώνεται, το σημείο βρασμού του υγρού μειώνεται επίσης, και καθώς ανεβαίνει, αυξάνεται επίσης.
Στο Διαδίκτυο μπορείτε να βρείτε πολλούς διαφορετικούς πίνακες που υποδεικνύουν την εξάρτηση του σημείου βρασμού ενός υγρού από την ατμοσφαιρική πίεση. Είναι διαθέσιμα σε όλους και χρησιμοποιούνται ενεργά από μαθητές, φοιτητές και ακόμη και καθηγητές σε ινστιτούτα.
