Mengapa titik didih air berbeda-beda pada kondisi yang berbeda? Pada suhu berapa air mendidih di pegunungan?Suhu uap saat air mendidih dalam ketel.

Jika suatu zat cair dipanaskan maka ia akan mendidih pada suhu tertentu. Saat cairan mendidih, gelembung terbentuk, naik ke atas dan pecah. Gelembung tersebut berisi udara yang mengandung uap air. Ketika gelembung pecah, uap keluar, dan cairan menguap secara intensif.

Berbagai zat, yang berada dalam keadaan cair, mendidih pada suhu karakteristiknya sendiri. Selain itu, suhu ini tidak hanya bergantung pada sifat zat, tetapi juga pada tekanan atmosfer. Jadi airnya normal tekanan atmosfir mendidih pada suhu 100 °C, dan di pegunungan, yang tekanannya lebih rendah, air mendidih pada suhu yang lebih rendah.

Ketika suatu cairan mendidih, pasokan energi (panas) lebih lanjut ke dalamnya tidak meningkatkan suhunya, tetapi hanya mempertahankan titik didihnya. Artinya, energi dihabiskan untuk mempertahankan proses perebusan, dan bukan untuk menaikkan suhu zat. Oleh karena itu, dalam fisika konsep seperti panas spesifik penguapan(kiri). Ini sama dengan jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mendidihkan 1 kg cairan.

Jelas bahwa zat yang berbeda memiliki panas penguapan spesifiknya sendiri. Jadi untuk air sama dengan 2,3 · 10 6 J/kg. Untuk eter yang mendidih pada suhu 35 °C, L = 0,4 · 10 6 J/kg. Untuk merkuri yang mendidih pada 357 °C, L = 0,3 · 10 6 J/kg.

Bagaimana proses perebusannya? Ketika air memanas tetapi belum mencapai titik didihnya, gelembung-gelembung kecil mulai terbentuk. Mereka biasanya terbentuk di bagian bawah wadah, karena biasanya dipanaskan di bawah bagian bawah, dan suhu di sana lebih tinggi.

Gelembung tersebut lebih ringan dari air di sekitarnya dan karenanya mulai naik ke lapisan atas. Namun, suhu di sini bahkan lebih rendah dibandingkan di bagian bawah. Oleh karena itu, uap mengembun, gelembung menjadi lebih kecil dan berat, dan jatuh kembali. Hal ini terjadi sampai semua air memanas hingga titik didih. Pada saat ini, terdengar suara sebelum mendidih.

Ketika titik didih tercapai, gelembung-gelembung tersebut tidak lagi tenggelam, melainkan melayang ke permukaan dan pecah. Uap keluar darinya. Saat ini yang terdengar bukan lagi suara bising, melainkan gemericik cairan yang menandakan sudah mendidih.

Jadi, selama perebusan, serta selama penguapan, terjadi transisi dari cairan menjadi uap. Namun, berbeda dengan penguapan yang hanya terjadi pada permukaan cairan, pendidihan disertai dengan terbentuknya gelembung-gelembung berisi uap di seluruh volume. Selain itu, tidak seperti penguapan, yang terjadi pada suhu berapa pun, pendidihan hanya mungkin terjadi pada suhu tertentu yang merupakan karakteristik cairan tertentu.

Mengapa semakin tinggi tekanan atmosfer maka semakin tinggi titik didih suatu zat cair? Udara menekan air dan karenanya menciptakan tekanan di dalam air. Saat gelembung terbentuk, uap juga menekan ke dalamnya, dan lebih kuat daripada tekanan luar. Semakin besar tekanan eksternal pada gelembung, semakin kuat pula tekanan internal di dalamnya. Oleh karena itu mereka terbentuk pada suhu yang lebih tinggi. Artinya air mendidih pada suhu yang lebih tinggi.

Namun sama pentingnya untuk memanaskannya dengan benar - air yang kurang matang dan terlalu matang sama-sama merusak rasa teh.

Air mendidih

Pernahkah Anda berlari, meninggalkan semua yang sedang Anda lakukan, ke ketel segera setelah Anda mendengar suara bahwa air akan mendidih dalam hitungan detik? Apakah teman-temanmu yang bukan teman minum teh memandangmu seperti kamu gila saat ini? :)

Pada awalnya, bagi pecinta teh, masalah air rebusan sangat akut - ketel listrik otomatis mati ketika air sudah cukup mendidih, dan hal ini tidak diperhatikan. perhatian khusus. Kita juga bisa dengan mudah melupakan ketel di atas api sampai aliran uap yang kuat sebesar awan kumulus keluar dari ceratnya.

Hanya ada sedikit oksigen yang tersisa dalam air matang, sehingga teh menjadi datar dan tidak berasa. Untuk alasan yang sama, air tidak bisa direbus lagi - selalu hanya air tawar.

Di bawah ini kami akan memberi tahu Anda cara memanaskan air dengan benar.

Air setengah matang

Tidak cukup air panas- masalah ekstrim lainnya dan sama seperti mendidih.
Seringkali orang sengaja memilih air seduhan yang lebih dingin untuk menghindari rasa pahit dan sepat. Lagi air dingin, memang, mengurangi kepahitan dan astringency. Namun dengan menyeduh teh dengan air seperti itu, Anda tidak mendapatkan semua manfaatnya (ini lebih berlaku untuk teh “gelap”).

Cara terbaik untuk mengontrol astringency/pahitnya adalah dengan menyesuaikan waktu penyeduhan dan kuantitas penyeduhan. Menurunkan suhu sering kali mengurangi kekayaan rasa, menjadikannya lebih encer dan ringan. Untuk teh hijau dan oolong yang difermentasi lemah, semua ini mungkin benar, tetapi tidak untuk teh hitam, dan terutama shu puer. Anda hanya belum mencapai potensi penuhnya.

Perangkat pemanas air

pendingin

Sama sekali tidak ada yang bisa menyenangkan orang yang menggunakan pendingin. Masalah dengan pendingin adalah air di dalamnya tidak cukup panas untuk menyeduh teh hitam. Jika Anda menyukai teh merah, pu-erh, dan oolong yang difermentasi tinggi, satu-satunya solusi adalah membeli ketel listrik.

Ketel listrik dengan termometer

Ketel ini memungkinkan Anda memanaskan air hingga suhu yang diinginkan. Mereka memiliki sensor - 70C, 80C, 90C, 95C, 100C.
Sayangnya, suhu 70-80-90C adalah air yang belum direbus, dan tidak cocok untuk membuat teh.

Cara memanaskan air untuk teh dengan benar

Ingat teman-teman, untuk teh apa pun, Anda perlu merebus air. Dan baru kemudian dinginkan, jika perlu: rata-rata, dalam 5 menit, air pada suhu kamar mendingin hingga 80C.

Pertama, Anda perlu merebusnya jika menggunakan mata air, terutama jika Anda tidak yakin akan keamanannya.

Kedua, merebus membantu mengurangi kesadahan air dan mengurangi kandungan klorin. Banyak teh, yang secara eksperimental diseduh dengan air setengah matang, tiba-tiba terasa amis.

Ketel harus diangkat dari api/dimatikan segera setelah kebisingan air di dalamnya mereda, dan gelembung udara besar pertama muncul di permukaan, naik dari dasar ketel - yaitu, pada saat yang paling, sangat. awal mendidih. Sangat penting untuk tidak melewatkan momen ini.

Dalam teks-teks teh kuno, hal ini disebut "mengamati air mendidih".

Tahapan perebusan air

Mereka dijelaskan lagi oleh Lu Yu dalam “Teh Canon” -nya:

1. "Mata Kepiting" - gelembung udara kecil muncul di bagian bawah, dan suara berderak halus muncul di air.

2. "Mata ikan" - gelembung bertambah, suara berderak meningkat.

3. "Untaian mutiara" - untaian gelembung mulai naik dari bawah ke permukaan, air mengeluarkan suara berisik.

4. Benangnya menjadi tebal, air mulai mendidih - “suara angin di pohon pinus.” Pada awal tahap ini, ketel harus diangkat dari api.

Air mendidih di atas api hidup.

Air mendidih perlahan di atas api, sehingga semua tahap perebusan dapat dipantau dengan mudah. Tidak semuanya tersampaikan dalam foto, tapi Anda bisa menelusuri urutannya. Teko kaca tahan panas dan kompor gas digunakan.

Merebus air dalam ketel listrik

Agak lebih sulit melacak air di ketel listrik. Pertama, banyak teko yang buram. Kedua, air di dalamnya cepat mendidih, dan mati secara otomatis hanya setelah mendidih kuat.

Kami memotret tahapan utama merebus air dalam ketel:

Di mana Anda harus merebus air?

Seperti yang Anda lihat, dalam kedua kasus kami menggunakan kaca. Secara kimiawi lembam dan memungkinkan Anda mengamati air.

Bahan lainnya:

Plastik(ceret listrik) - pilihan yang paling tidak pantas. Plastik tidak bersifat inert secara kimia. Selain itu, ketel yang mencegah pembentukan kerak harus dihindari - elemen pemanas akan tetap bersih dan mengkilat, tetapi air akan tetap keras, dan kalsium masuk ke dalam tubuh dan dapat menyebabkan pembentukan batu ginjal.

Besi(ceret logam untuk memanaskan di atas api). Tidak terlalu cocok untuk merebus air. Logam tersebut entah bagaimana bersentuhan dengan air, mengubah rasanya. Itulah mengapa lebih baik tidak menghilangkan kerak di dinding ketel logam atau menggunakan peralatan masak berenamel.

Tanah liat api- pilihan paling kanonik (berdasarkan risalah lama tentang teh) untuk merebus air. Tapi juga yang paling langka di apartemen kota. Tanah liat memungkinkan oksigen melewatinya, memperkaya air, dan menahan panas untuk waktu yang lama. Dan meskipun Anda tidak dapat melihat tahapan perebusan air melalui dinding tanah liat, Anda dapat dengan mudah menentukan pada tahap perebusan air melalui suara yang dihasilkan oleh ketel tersebut.

Proses perebusan melibatkan peralihan zat cair menjadi gas. Perbedaan antara penguapan adalah bahwa hal itu terjadi bersamaan dengan indikator-indikator tertentu, yang tidak hanya mencakup indikator suhu, tetapi juga indikator tekanan. Kecepatan mendidih sepenuhnya berkaitan dengan molekul, yang ketika dipanaskan, mulai lebih sering bertabrakan satu sama lain. Jika kita mengambil kondisi biasa, maka titik didih dianggap sebagai pemanasan sebesar 100 derajat Celcius, namun sebenarnya ini adalah kisaran nilai yang bergantung baik pada cairan itu sendiri, maupun pada tekanan di luar dan di dalam air. . Untuk menggeneralisasi, rentang ini memiliki nilai dari 70 hingga sangat Gunung tinggi, hingga 110 jika terletak lebih dekat ke permukaan laut.

Suhu uap air mendidih dalam ketel

Uap berbentuk cair, hanya saja wujudnya berubah menjadi gas. Saat berinteraksi dengan udara, seperti zat gas lainnya, dapat memberikan tekanan padanya. Selama penguapan, suhu uap dan cairan akan konstan hingga cairan tersebut menguap. Hal ini terjadi karena seluruh suhu dihabiskan untuk pembentukan uap. Situasi ini mendorong terbentuknya uap jenuh kering.

Penting untuk diketahui! Saat suatu cairan mendidih, uapnya memiliki derajat yang sama. Uap yang lebih panas dari cairan itu sendiri hanya dapat diperoleh dengan menggunakan alat khusus. Derajat yang diperlukan untuk merebus cairan biasa adalah 100 derajat Celcius.

Pada suhu berapa air garam mendidih?

Didihkan air garam, mungkin hanya pada suhu yang lebih tinggi dibandingkan air biasa. Air asin mengandung sekumpulan ion yang mengisi celah spasial molekul air. Oleh karena itu, hidrasi terjadi ketika ion garam bergabung dengan molekul cair. Karena setelah hidrasi, ikatan antar molekul menjadi lebih kuat, proses penguapan memakan waktu lebih lama.

Karena pemanasan, air asin terus-menerus kehilangan molekul, sehingga tumbukan mereka akan lebih jarang terjadi. Dibutuhkan waktu lebih lama untuk mendidih daripada yang dibutuhkan air tawar. Suhu saat Anda mengubah air asin menjadi air mendidih rata-rata bisa 10 derajat Celcius lebih tinggi dari biasanya.

Derajat didih air suling

Bentuk sulingan adalah cairan murni yang hampir tidak mengandung kotoran. Biasanya, ini ditujukan untuk aplikasi teknis, medis, dan penelitian.

Perhatian! Sangat tidak disarankan untuk memakannya dan memasak makanan dengannya.

Air dibuat dengan menggunakan peralatan distilasi khusus, dimana air tawar diuapkan dan uap dikondensasi. Pada akhir distilasi, pengotor akan tetap berada di luar cairan.

Jenis sulingan mendidih dengan cara yang sama seperti air tawar dari air keran - 100 derajat Celcius. Ada sedikit perbedaan bahwa cairan sulingan akan lebih cepat mendidih, namun perbedaan ini tidak terlalu signifikan.

Bagaimana tekanan mempengaruhi proses perebusan air?

Tekanan memberikan perbedaan yang signifikan pada titik didih suatu cairan. Dalam hal ini, tekanan atmosfer dan tekanan di dalam air berperan. Misalnya jika Anda menaruh air di atas api sambil menyala dataran tinggi, maka 70 derajat Celcius sudah cukup untuk mendidih. Di pegunungan, memasak menimbulkan kesulitan tertentu. Dibutuhkan lebih dari lama, karena air mendidihnya tidak cukup panas. Misalnya saja usaha memasak telur rebus yang akan berakhir dengan kegagalan, belum lagi daging rebus yang membutuhkan perlakuan panas yang baik.

Penting! Anda tidak boleh makan apa pun yang belum diolah dengan panas atau dimasak dengan baik. Terutama saat hiking dan tamasya alam lainnya. Anda perlu memperkirakan nuansa seperti itu sebelumnya dan mengasuransikan diri Anda terhadap kemungkinan kejutan.

Karena dekat laut, titik didihnya selalu 100 derajat. Saat Anda mendaki gunung, suhu mendidih akan turun 1 derajat untuk setiap 300 meter perjalanan Anda. Oleh karena itu, warga yang rumahnya berada di lokasi tinggi disarankan menggunakan autoklaf untuk merebus cairan agar lebih panas.

Perhatian! Informasi ini karyawan harus tahu institusi medis dan laboratorium.

Bagaimanapun, diketahui bahwa untuk mensterilkan produk dan perangkat, diperlukan suhu 100 derajat ke atas. Jika tidak, instrumen dan perangkat lainnya tidak akan steril, yang selanjutnya dapat menyebabkan banyak komplikasi.

Diketahui, kadar air tertinggi belum ditemukan. Hal ini merupakan konsekuensi dari fakta bahwa ia dapat tumbuh hingga ada batasan pada tekanan atmosfer, atau lebih tepatnya, pertumbuhannya. Turbin uap memanaskan air hingga 400 derajat, sementara air tidak mendidih, dan tekanan dipertahankan pada 30-40 atmosfer.

Proses merebus air cukup menarik sekaligus proses yang sangat kompleks. Mendidih adalah proses dimana suatu zat (dalam hal ini air) berubah dari wujud cair menjadi gas. Agar air mendidih, diperlukan suhu yang sesuai, jika tidak, prosesnya tidak akan dimulai. Dalam kondisi normal, titik didih air adalah 100 derajat Celcius. Pada suhu inilah air akan mulai berubah menjadi gas.

Bagaimana air mendidih

Begitu air mencapai 100 derajat, cairan akan mulai berubah menjadi uap. Untuk memudahkan membayangkan keseluruhan proses transformasi, isi panci logam kecil dengan air dan nyalakan api. Inilah yang akan terjadi:

• air dalam panci akan mulai memanas;
• ketika suhu air mencapai 100 derajat, gelembung-gelembung uap akan mulai terbentuk di bagian paling bawah panci;
• Setelah mencapai permukaan, gelembung-gelembung ini pecah, melepaskan uap menuju kebebasan;
• jumlah air dalam panci akan berkurang secara bertahap.

Dengan demikian, setelah waktu tertentu, air di dalam panci akan hilang seluruhnya dan berubah menjadi uap. Ngomong-ngomong, jangan bingung antara perebusan dan penguapan, proses-proses ini berbeda satu sama lain. Penguapan dapat terjadi pada suhu berapa pun, sedangkan perebusan hanya pada suhu tertentu. Selain itu, proses perebusan terjadi di seluruh cairan, dan selama penguapan, air berubah menjadi uap, dimulai dari permukaan air. Saat cairan menguap, cairan akan mendingin secara bertahap.

Kondisi lain apa yang mempengaruhi proses perebusan?

Faktanya, perebusan bisa terjadi pada suhu yang lebih rendah atau suhu tinggi dari 100 derajat. Selain suhu, tekanan juga menempati tempat yang sama pentingnya. Jadi, misalnya kita mulai mendaki gunung, tekanannya akan berkurang, sehingga titik didihnya pun turun. Jika kita turun ke dalam lubang yang dalam, tekanannya akan meningkat, sehingga titik didihnya juga akan meningkat. Selain tekanan, penting juga agar air terus dipanaskan, jika tidak suhunya akan turun dan prosesnya akan berhenti.

Air biasa mendidih pada suhu 100 derajat - kami tidak meragukan validitas pernyataan ini, dan termometer dengan mudah memastikan hal ini. Namun, ada orang yang bisa tersenyum skeptis, karena mereka tahu – air tidak selalu dan di mana pun mendidih tepat pada suhu 100 derajat.

Apakah ini mungkin? Ya, itu mungkin, tetapi hanya dalam kondisi tertentu.

Harus segera dikatakan bahwa air dapat mendidih pada suhu di bawah dan di atas +100 °C. Jadi, Anda tidak perlu heran dengan ungkapan “Air mendidih pada +73 °C” atau “Air mulai mendidih pada +130 °C” - kedua situasi ini tidak hanya memungkinkan, tetapi juga relatif mudah diterapkan.

Namun untuk memahami cara mencapai efek yang baru saja dijelaskan, perlu dipahami mekanisme merebus air dan cairan lainnya.

Ketika cairan dipanaskan, gelembung berisi uap dan udara mulai terbentuk di bagian bawah dan dinding bejana. Namun, suhu air di sekitarnya terlalu rendah, menyebabkan uap di dalam gelembung mengembun dan terkompresi, dan di bawah tekanan air, gelembung tersebut pecah. Proses ini terjadi sampai seluruh volume cairan tidak akan mencapai titik didih- pada saat ini tekanan uap dan udara di dalam gelembung dibandingkan dengan tekanan air. Gelembung seperti itu sudah mampu naik ke permukaan cairan, melepaskan uap ke atmosfer - inilah yang disebut mendidih. Selama perebusan, suhu cairan tidak lagi naik, karena terjadi kesetimbangan termodinamika: berapa banyak panas yang dihabiskan untuk pemanasan, jumlah panas yang sama dihilangkan oleh uap dari permukaan cairan.

Poin kunci dalam merebus air dan cairan lainnya adalah kesetaraan tekanan uap di dalam gelembung dan tekanan air di dalam bejana. Dari aturan ini kita dapat menarik kesimpulan sederhana - suatu cairan dapat mendidih sepenuhnya suhu yang berbeda, dan ini dapat dicapai dengan mengubah tekanan fluida. Seperti diketahui, tekanan dalam zat cair terdiri dari dua komponen yaitu tekanannya berat badan sendiri dan tekanan udara di atasnya. Ternyata Anda bisa menurunkan atau menaikkan titik didih air perubahan tekanan atmosfer atau tekanan di dalam bejana dengan cairan yang dipanaskan.

Kenyataannya inilah yang terjadi. Misalnya, di pegunungan, air mendidih sama sekali tidak sepanas di dataran - di ketinggian 3 km, di mana tekanan udara turun hingga 0,7 atmosfer, air sudah mendidih pada suhu +89,5 derajat. Dan di Everest (tinggi - 8,8 km, tekanan - 0,3 atmosfer) air mendidih pada suhu lebih dari +68 derajat. Ya, memasak pada suhu seperti itu adalah tugas yang sangat sulit, dan jika bukan karena alat khusus, maka pada ketinggian seperti itu hal itu sama sekali tidak mungkin dilakukan.

Untuk meningkatkan titik didih, perlu meningkatkan tekanan atmosfer atau setidaknya menutup rapat bejana berisi air. Efek ini digunakan dalam apa yang disebut kompor bertekanan tinggi- tutup yang tertutup rapat tidak memungkinkan uap keluar sehingga menyebabkan tekanan didalamnya meningkat yang berarti titik didihnya juga meningkat. Khususnya, pada tekanan 2 atmosfer, air hanya mendidih pada +120 derajat. Dan di turbin uap, yang mempertahankan tekanan puluhan atmosfer, air tidak mendidih bahkan pada +300-400 °C!

Namun, ada kemungkinan lain untuk memanaskan air suhu tinggi tidak mendidih. Telah diketahui bahwa pembentukan gelembung pertama dimulai pada kekasaran bejana, serta di sekitar partikel polutan yang lebih besar atau lebih kecil yang ada dalam cairan. Oleh karena itu, jika Anda memanaskan cairan yang benar-benar murni kapal yang dipoles sempurna, maka pada tekanan atmosfer normal dimungkinkan untuk membuat cairan ini tidak mendidih pada suhu yang sangat tinggi. Disebut cairan super panas, ditandai dengan ketidakstabilan yang ekstrim - dorongan minimal atau pukulan setitik debu sudah cukup untuk membuat cairan langsung mendidih (dan bahkan meledak) di seluruh volumenya sekaligus.

Dengan sedikit usaha, air biasa dapat dipanaskan hingga +130 °C dan tidak akan mendidih. Untuk mendapatkan suhu tinggi, perlu menggunakan peralatan khusus, tetapi batasnya terjadi pada +300 ° C - air super panas pada suhu ini dapat bertahan selama sepersekian detik, setelah itu terjadi buih yang eksplosif.

Menariknya, cairan super panas dapat diperoleh dengan cara lain - dengan memanaskannya hingga suhu yang relatif suhu rendah(sedikit di bawah +100 °C) dan secara tajam mengurangi tekanan di dalam bejana (misalnya, dengan piston). Dalam hal ini, cairan super panas juga terbentuk yang dapat mendidih dengan paparan minimal. Metode ini Digunakan dalam ruang gelembung, pendaftaran dikenakan biaya partikel elementer. Ketika terbang melalui cairan yang sangat panas, sebuah partikel menyebabkan titik didih lokalnya, dan secara eksternal hal ini ditampilkan sebagai munculnya jejak (jejak, garis tipis) gelembung mikroskopis. Namun, dalam bubble chamber bukan air yang digunakan, melainkan berbagai gas cair.

Jadi, air tidak selalu mendidih pada suhu +100 °C - semuanya tergantung tekanan lingkungan luar atau di dalam kapal. Oleh karena itu, di pegunungan tanpa sarana khusus Tidak mungkin mendapatkan air mendidih yang “normal”, dan di boiler pembangkit listrik tenaga panas, air tidak mendidih bahkan pada suhu +300 °C.