Почему температура кипения воды в различных условиях разная? При какой температуре закипает вода в горах Температура пара при кипении воды в чайнике.

Если жидкость нагревать, то при определенной температуре она закипит. При кипении в жидкости образуются пузырьки, которые поднимаются наверх и лопаются. В пузырьках содержится воздух, в котором присутствует водяной пар. Когда пузырьки лопаются, то пар вырывается, и, таким образом, жидкость интенсивно испаряется.

Разные вещества, находящиеся в жидком состоянии, кипят при своей, характерной для них температуре. Причем эта температура зависит не только от характера вещества, но и от атмосферного давления. Так вода при нормальном атмосферном давлении кипит при 100 °C, а в горах, где давление ниже, вода кипит при более низкой температуре.

Когда жидкость закипает, то дальнейший подвод к ней энергии (тепла) не увеличивает ее температуру, а просто поддерживает кипение. То есть энергия тратится на поддержание процесса кипения, а не на поднятие температуры вещества. Поэтому в физике вводится такое понятие как удельная теплота парообразования (L). Она равна количеству тепла, необходимому для того, чтобы полностью выкипел 1 кг жидкости.

Понятно, что у различных веществ своя удельная теплота парообразования. Так у воды она равна 2,3 · 10 6 Дж/кг. У эфира, который кипит при 35 °C, L = 0,4 · 10 6 Дж/кг. У ртути, кипящей при 357 °C, L = 0,3 · 10 6 Дж/кг.

В чем же заключается процесс кипения? Когда вода нагревается, но еще не достигнута температура ее кипения, в ней начинают образовываться маленькие пузырьки. Обычно они образуются на дне емкости, так как обычно нагревают под дном, и там температура выше.

Пузырьки легче окружающей их воды и поэтому начинают подниматься в верхние слои. Однако здесь температура еще ниже, чем у дна. Поэтому пар конденсируется, пузырьки становятся меньше и тяжелее, снова опускаются вниз. Так происходит до тех пор, пока вся вода не прогреется до температуры кипения. В это время слышен шум, предшествующий кипению.

Когда достигнута температура кипения, пузырьки уже не опускаются вниз, а всплывают на поверхность и лопаются. Из них вырывается пар. В это время слышен уже не шум, а бульканье жидкости, которое говорит о том, что она закипела.

Таким образом, при кипении, также как при испарении, происходит переход жидкости в пар. Однако, в отличие от испарения, которое происходит только на поверхности жидкости, кипение сопровождается образованием пузырьков, содержащих пар, по всему объему. Также в отличие от испарения, которое происходит при любой температуре, кипение возможно лишь при определенной, характерной для данной жидкости температуре.

Почему чем выше атмосферное давление, тем температура кипения жидкости больше? Воздух давит на воду, и, следовательно, создается давление внутри воды. Когда образуются пузырьки, в них пар также давит, причем сильнее, чем внешнее давление. Чем больше давление из вне на пузырьки, тем сильнее в них должно быть внутреннее давление. Поэтому они образуются при более высокой температуре. А значит, и вода кипит при более высокой температуре.

Но не менее важно правильно ее нагреть - недокипевшая и перекипевшая вода одинаково портят вкус чая.

Перекипевшая вода

Случалось ли вам бежать, бросая все дела, к чайнику, как только вы услышали по звуку, что еще секунда - и вода перекипит? Смотрят ли на вас ваши не чайные друзья в это время как на сумасшедших?:)

На первых порах для чайных любителей проблема перекипевшей воды стоит очень остро - электрические чайники автоматически выключаются, когда вода изрядно прокипела, и этому не придается особого внимания. Забыть чайник на огне до состояния, когда из носика выходит мощной струей пар размером с кучевое облако, тоже легко.

В перекипевшей воде остается мало кислорода, поэтому чай становится плоским и невкусным. По этой же причине воду нельзя кипятить повторно - всегда только свежая вода.

Как правильно нагреть воду, мы расскажем ниже.

Недокипевшая вода

Недостаточно горячая вода - другая крайность и такая же проблема, как и перекипевшая.
Часто люди совершенно сознательно выбирают более холодную воду для заваривания, чтобы избежать горечи и терпкости во вкусе. Более холодная вода, действительно, уменьшает горечь и терпкость. Но заваривая ваш чай такой водой, вы не получаете все, что он вам может дать (в большей степени это относится к "темным" чаям).

Лучший способ управлять терпкостью/горечью - регулировать время заваривания и количество заварки. Снижение же температуры часто снижает насыщенность вкуса, делая его тоньше и легче. Для зеленых чаев и улунов слабой ферментации это все может быть, но не для темных чаев, и особенно шу пуэров. Вы просто не полностью раскрываете их потенциал.

Устройства для нагрева воды

Кулеры

Совершенно нечем порадовать людей, пользующихся кулерами. Проблема кулеров в том, что вода в них недостаточно горячая для заваривания темных чаев. Если вы любите красные чаи, пуэры, улуны сильной ферментации, то выходом может быть только покупка электрочайника.

Электрочайники с термометром

Эти чайники позволяют нагреть воду до нужной температуры. На них есть датчики - 70С, 80С, 90С, 95С, 100С.
Увы, 70-80-90С - это недокипевшая вода, и она для чая не подходит.

Как правильно нагреть воду для чая

Запомните, друзья, для любого чая воду нужно вскипятить. А уже потом остудить, если требуется: в среднем, за 5 минут вода при комнатной температуре остывает до 80С.

Во-первых, кипятить надо, если вы используете родниковую воду, особенно, если в ее безопасности вы не уверены.

Во-вторых, кипячение помогает снизить жёсткость воды, уменьшить содержание хлора. Многие чаи, экспериментально заваренные недокипевшей водой, вдруг приобретали рыбный привкус.

Чайник нужно снимать с огня/выключать, как только в нем стихает шум воды, а на поверхности появляются первые крупные пузыри воздуха, которые поднимаются со дна чайника - то есть в самом-самом начале бурления. Очень важно не пропустить этот момент.

В старых чайных текстах это называется "наблюдать кипяток".

Стадии кипения воды

Их описал опять же Лу Юй в своем "Чайном каноне":

1. "Крабий глаз" - на дне появляются маленькие пузырьки воздуха, а в воде появляется едва различимый треск.

2. "Рыбий глаз" - пузырьки увеличиваются, треск нарастает.

3. "Жемчужные нити" - со дна на поверхность начинают подниматься ниточки из пузырьков, вода шумит.

4. Нити становятся толстыми, вода начинает бурлить - "шум ветра в соснах". В самом начале этой стадии чайник необходимо снять с огня.

Кипячение воды на живом огне.

Вода на огне закипает медленно, поэтому все стадии кипения отслеживаются легко. Не все передается на фото, но последовательность проследить можно. Использовался стеклянный жаропрочный чайник и газовая туристическая горелка.

Кипячение воды в электрочайнике

Немного сложнее отследить воду в электрических чайниках. Во-первых, многие чайники непрозрачные. Во-вторых, в них вода закипает стремительно, а выключается он автоматически только после того, как она сильно перекипела.

Мы сфотографировали основные стадии кипения воды в чайнике:

В чем кипятить воду?

Как видите, в обоих случая мы используем стекло. Оно химически инертно и позволяет наблюдать за водой.

Другие материалы:

Пластик (электрические чайники) - самый неподходящий вариант. Пластмасса химически не инертна. Кроме того, стоит избегать чайников, которые препятствуют образованию накипи - нагревательный элемент останется чистым и блестящим, а вот вода останется жесткой, а кальций попадает в организм и может спровоцировать образование камней в почках.

Железо (металлические чайники для нагревания на огне). Не особенно подходящий для кипячения воды вариант. Металл так или иначе контактирует с водой, меняя ее вкус. Именно поэтому лучше не избавляться от накипи на стенках металлических чайников или же пользоваться эмалированной посудой.

Огнеупорная глина - самый канонический (исходя из старых трактатов о чае) вариант для кипячения воды. Но и самый редкий в условиях городской квартиры. Глина пропускает кислород, обогащает воду, долго держит тепло. И хотя через глиняные стенки не увидеть стадий закипания воды, по звукам, издаваемым таким чайником, можно с легкостью определить, на какой стадии кипения находится вода.

Процесс кипения – подразумевает в себе переход жидкого вещества в состояние газообразного. Разница между испарением будет в том, что случается это при взаимосвязи с определенными показателями, куда входят не только показатели температуры, но и давления. Быстрота наступления кипения находится целиком во взаимосвязи с молекулами, которые от нагрева начинают чаще сталкиваться друг с другом. Если взять обычные условия, то температурой кипения считается нагревание в 100 градусов Цельсия, но на самом деле это диапазон величин, который зависит, как от непосредственно жидкости, а также давления снаружи и внутри воды. Если обобщить, то этот диапазон имеет величины от 70, на очень высокой горе, до 110, если находится ближе к уровню моря.

Температура пара кипящей воды в чайнике

Пар это и есть жидкость, только ее состояние переходит в газообразный вид. При взаимодействии с воздухом, он, как и прочие газообразные вещества, может воздействовать на него давлением. Во время парообразования, температура пара и жидкости будут постоянны до момента, когда жидкость не окажется испарена. Случается это в связи с тем, что вся сила температуры уходит на образование пара. Такая ситуация способствует образованию сухого насыщенного пара.

Важно знать! Когда кипит жидкость, пар имеет идентичные с ней градусы. Горячее, чем сама жидкость, получится получать пар исключительно с применением специальных приспособлений. Градусы, требуемые для закипания обычной жидкости, имеют величину в 100 градусов Цельсия.

При какой температуре закипает соленая вода

Соленую воду до кипения довести, возможно, только более высокими температурами, нежели в случае с обычной. В составе соленой же имеется набор ионов, которыми заполнены пространственные промежутки водных молекул. Из-за этого происходит гидратация, когда ионы соли соединяются с молекулами жидкости. Так как после гидратации связь молекул становится ощутимо сильней, соответственно процесс парообразования длится дольше.

За счет нагрева, соленая вода постоянно теряет молекулы, соответственно их сталкивание будет значительно реже. Для закипания потребуется больше времени, чем этого потребует пресная вода. Температуру, с которой можно сделать из соленой воды кипяток, в среднем, можно добавить на 10 градусов Цельсия выше, чем у обычной.

Градус закипания дистиллированной воды

Дистиллированный вид представляет собой очищенную жидкость, которая практически не содержит в себе примеси. Как правило, она предназначена для технического, медицинского и исследовательского применения.

Внимание! Употреблять ее в пищу и готовить на ней еду строго не рекомендуется.

Вода делается при помощи специального оборудования-дистиллятора, где пресная вода выпаривается, а пар конденсирует. По окончании дистилляции примеси будут оставаться вне жидкости.

Дистиллированный вид кипит точно также как и пресная с водопроводной — 100 градусах Цельсия. Есть небольшое отличие, что дистиллированная жидкость дойдет до кипения быстрее, однако эта разница совсем незначительна.

Как влияет давление на процесс закипания воды

Давление несет в себе существенную разницу для кипения жидкости. При этом играет роль атмосферное давление и давление внутри воды. К примеру, если поставить на огонь воду, находясь на большой высоте, то для закипания будет достаточно 70 градусов Цельсия. В условиях гор приготовление пищи несет определенные сложности. На это уходит более длительное время, так как кипяток не будет достаточно горячим. К примеру, попытка приготовления вареного яйца закончится неудачей, не говоря уже о вареном мясе, которое требует хорошую термическую обработку.

Важно! Не стоит принимать в пищу что-либо, что не прошло термическую обработку или хорошо не проварено. Особенно если дело касается походов и прочих вылазок на природу. Нужно заранее предусмотреть подобные нюансы и застраховать себя от возможных неожиданностей.

Находясь возле моря, температура кипения всегда будет равна 100 градусам. Подымаясь в горы, на пройденные 300 метров вверх температура для закипания будет снижаться на 1 градус. Поэтому жителям, чьи дома находятся на возвышениях, рекомендуют пользоваться автоклавами для кипячения жидкости, чтобы она получалась более горячей.

Внимание! Данную информацию обязательно должны знать работники медицинских учреждений и лабораторий.

Ведь известно, чтобы стерилизовать продукты и приборы требуется температура от 100 градусов и выше. В противном случае инструмент и прочие приспособления не будут стерильными, что впоследствии может принести массу осложнений.

Известно, что наиболее высокий градус воды все еще не обнаружили. Это следствие того, что она может расти до момента, пока не будет предела по атмосферному давлению, вернее, его росту. Паровые турбины разогревают воду до 400 градусов, при этом она не закипает, а давление соблюдается в 30-40 атмосфер.

Процесс закипания воды достаточно интересный и в то же время очень сложный процесс. Кипение - это процесс, при котором вещество (в данном случае вода) переходит из жидкого состояния в газообразное. Чтобы вода закипела, нужна подходящая температура, иначе процесс не запустится. В обычных условиях температура закипания воды равняется 100 градусам по Цельсию. Именно при такой температуре вода примется превращаться в газ.

Как закипает вода

Как только вода достигнет отметки в 100 градусов, жидкость начнет превращаться в пар. Чтобы легче было представить весь процесс преобразования, наберите в небольшую металлическую кастрюлю воды и поставьте на огонь. Вот что будет происходить:

• вода в кастрюле начнет нагреваться;
• при достижении температуры воды в 100 градусов, на самом дне кастрюли начнут образовываться пузырьки с паром;
• дойдя на поверхности, эти пузырьки лопаются, выпуская пар на свободу;
• количество воды в кастрюле будет постепенно уменьшаться.

Таким образом, через какое-то определенное время, вода в кастрюле полностью исчезнет, превратившись в пар. Кстати, не стоит путать кипение и испарение, эти процессы различаются между собой. Испарение может происходить при любой температуре, в то время как кипение лишь при определенной. Также процесс кипения происходит по всей жидкости, а при испарение вода превращаться в пар, начиная с поверхности воды. При испарении жидкость постепенно будет охлаждаться.

Какие еще условия влияют на процесс кипения

На самом деле кипение может происходить и при более низких или высоких температурах, чем 100 градусов. По мимо температуры, не менее важное место занимает давление. Так к примеру если мы начнем подниматься в горы, давление будет уменьшаться, следовательно и температура кипения будет уменьшаться. Если же мы будем спускаться в глубокую шахту, давление будет расти, следовательно температура кипения тоже будет расти. По мимо давления так же важно, чтобы вода постоянно подогревалась, иначе температура упадет и процесс остановится.

Обычная вода закипает при 100 градусах - в справедливости этого утверждения мы не сомневаемся, а градусник легко это подтвер­ждает. Однако есть люди, которые могут скептически улыбнуть­ся, так как знают - вода не всегда и не везде кипит ровно при 100 градусах .

А разве такое возможно? Да, возможно, но только при определенных условиях.

Сразу нужно сказать, что вода может закипать при темпера­турах как ниже, так и выше +100 °С. Так что не стоит удивляться выражению «Вода вскипела при + 73 °С» или «Кипение воды на­чалось при +130 °С» - обе эти ситуации не просто возможны, но и относительно легко осуществимы.

Но, чтобы понять, как достичь только что описанных эффек­тов, необходимо разобраться в механизме кипения воды и любых других жидкостей.

При нагреве жидкости у дна и на стенках со­суда начинают образовываться пузырьки, наполненные паром и воздухом. Однако температура окружающей воды слишком мала, отчего пар в пузырьках конденсируется и сжимается, а под давлением воды эти пузырьки лопаются. Данный процесс происходит до тех пор, пока весь объем жидкости не прогреется до температуры кипения - в этот момент давление пара и воздуха внутри пузырей сравнивается с давлением воды. Такие пузырьки уже способны подняться к поверхности жидкости, выпустив там пар в атмосферу - это и есть кипение. Во время кипения темпера­тура жидкости больше не поднимается, так как наступает термо­динамическое равновесие: сколько тепла потрачено на нагрев, столько же тепла и отводится паром с поверхности жидкости.

Ключевой момент в закипании воды и любой другой жидко­сти - равенство давления пара в пузырях и давления воды в со­суде. Из этого правила можно сделать простой вывод - жидкость может закипать при совершенно разных температурах, а добить­ся этого можно изменением давления жидкости. Как известно, давление в жидкостях складывается из двух составляющих - ее собственного веса и давления воздуха над ней. Получается, что снизить или повысить температуру кипения воды можно изме­нением атмосферного давления либо давления внутри сосуда с подогреваемой жидкостью.

В действительности так и происходит. Например, в горах кипяток вовсе не так горяч, как на равнинах, - на высоте 3 км, где давление воздуха падает до 0,7 атмосферы, вода закипает уже при +89,5 градусов. А на Эвересте (высота - 8,8 км, давление - 0,3 атмосферы) вода закипает при температуре чуть больше +68 градусов. Да, приготовление пищи при таких температурах - дело весьма трудное, и если бы не специальные средства, то на таких высотах это было бы и вовсе невозможно.

Чтобы повысить температуру кипения, необходимо поднять давление атмосферы или хотя бы плотно закрыть сосуд с водой. Этот эффект используется в так называемых скороварках - плотно закрытая крышка не дает выходить пару, из-за чего давле­ние в ней повышается, а значит, растет и температура кипения. В частности, при давлении в 2 атмосферы вода закипает только при +120 градусах. А в паровых турбинах, где поддерживается давле­ние в десятки атмосфер, вода не закипает и при +300-400 °С!

Однако существует еще одна возможность нагрева воды до больших температур без кипения. Замечено, что образова­ние первых пузырьков начинается на шероховатостях сосуда, а также вокруг более или менее крупных частиц присутствую­щих в жидкости загрязнителей. Поэтому если нагревать абсо­лютно чистую жидкость в идеально отполированном сосуде , то при нормальном атмосферном давлении можно заставить эту жидкость не вскипать при очень высоких температурах. Образуется так называемая перегретая жидкость , отличающаяся крайней нестабильностью - достаточно минимального толчка или попадания пылинки, чтобы жидкость мгновенно вскипела (а на деле - буквально взорвалась) сразу во всем объеме.

Обычную воду при некоторых усилиях можно нагреть до +130 °С и она не вскипит. Для получения больших температур уже необходимо применение особого оборудования, но предел наступает при +300 °С - перегретая вода при такой темпера­туре может существовать доли секунды, после чего происходит взрывоподобное вскипание .

Интересно, что перегретую жидкость можно получить и иным способом - подогреть ее до относительно низких температур (чуть ниже +100 °С) и резко понизить давление в сосуде (на­пример, поршнем). В этом случае также образуется перегретая жидкость, способная вскипеть при минимальном воздействии. Данный метод используется в пузырьковых камерах , регистри­рующих заряженные элементарные частицы. При пролете сквозь перегретую жидкость частица вызывает ее локальное вскипа­ние, а внешне это отображается как возникновение трека (сле­да, тонкой черточки) из микроскопических пузырьков. Однако в пузырьковых камерах применяется отнюдь не вода, а различ­ные сжиженные газы.

Итак, вода далеко не всегда закипает при +100 °С - все зависит от давления внешней среды или внутри сосуда. Поэтому в горах без специальных средств нельзя получить «нормальный» кипяток, а в котлах тепловых электростанций вода не кипит даже при +300 °С.