Su hangi yükseklikte kaynamaz? Tuzlu su neden normal sudan daha hızlı kaynar?Bu doğru mu? Tuzlu su hangi sıcaklıkta kaynar?

Suyun hangi sıcaklıkta kaynadığı sorulursa büyük ihtimalle 100 °C cevabını verirsiniz. Cevabınız doğru olacaktır, ancak bu değer yalnızca normal atmosfer basıncında - 760 mm Hg - doğrudur. Sanat. Aslında su hem 80°C'de hem de 130°C'de kaynayabilir. Bu tür tutarsızlıkların nedenini açıklamak için öncelikle kaynamanın ne olduğunu bulmamız gerekiyor.

Bunun mekanizmasını incelemek, suyun kaynaması için kaç derece gerektiğini anlamanıza yardımcı olacaktır. fiziksel olay. Kaynama, sıvının buhara dönüştürülmesi işlemidir ve birkaç aşamada gerçekleşir:

1. Sıvı ısıtıldığında kabın duvarlarındaki mikro çatlaklardan hava ve su buharı içeren kabarcıklar çıkar.
2. Kabarcıklar hafifçe genişler, ancak kaptaki sıvı o kadar soğuktur ki buharın kabarcıkların içinde yoğunlaşmasına neden olur.
3. Kabarcıklar, sıvının tüm kalınlığı yeterince ısınıncaya kadar patlamaya başlar.
4. Bir süre sonra kabarcıklardaki su ve buharın basıncı eşitlenir. Bu noktada bireysel kabarcıklar yüzeye çıkıp buharı serbest bırakabilir.
5. Kabarcıklar yoğun bir şekilde yükselmeye başlar ve karakteristik bir sesle kaynama başlar. Bu aşamadan itibaren kaptaki sıcaklık değişmez.
6. Kaynatma işlemi sıvının tamamı geçinceye kadar devam edecektir. gaz hali.

Buhar sıcaklığı

Su kaynadığında buharın sıcaklığı suyun sıcaklığıyla aynıdır. Bu değer, kaptaki sıvının tamamı buharlaşana kadar değişmeyecektir. Kaynatma işlemi sırasında nemli buhar oluşur. Tüm gaz hacmi boyunca eşit olarak dağılmış sıvı parçacıklarla doyurulur. Daha sonra, sıvının oldukça dağılmış parçacıkları yoğunlaşır ve doymuş buhar, kuru buhara dönüşür.

Kaynar sudan çok daha sıcak olan aşırı ısıtılmış buhar da vardır. Ancak yalnızca özel ekipman kullanılarak elde edilebilir.

Basıncın etkisi

Bir sıvının kaynaması için sıvı maddenin ve buharın basıncının eşitlenmesi gerektiğini zaten öğrenmiştik. Su basıncı atmosfer basıncı ile sıvının kendi basıncının toplamı olduğundan kaynama süresini iki şekilde değiştirebilirsiniz:

• atmosferik basınçtaki değişiklikler;
• kabın kendisindeki basınçtaki değişiklik.

İlk vakayı deniz seviyesinden farklı rakımlarda bulunan bölgelerde gözlemleyebiliyoruz. Kıyılarda kaynama noktası 100 °C olacak, Everest'in tepesinde ise sadece 68 °C olacak. Araştırmacılar, dağlara tırmanırken her 300 metrede bir suyun kaynama noktasının 1 °C düştüğünü hesapladılar.

Bu değerler duruma göre değişiklik gösterebilir. kimyasal bileşim su ve yabancı maddelerin varlığı (tuzlar, metal iyonları, çözünür gazlar).

Kaynar su elde etmek için çoğunlukla çaydanlıklar kullanılır. Bir su ısıtıcısındaki suyun kaynama noktası da ikamet alanına bağlıdır. Dağlık bölge sakinlerine, kaynar suyu daha sıcak hale getirmeye ve pişirme işlemini hızlandırmaya yardımcı olan otoklav ve düdüklü tencere kullanmaları tavsiye edilir.

Tuzlu suyun kaynatılması

Suyun kaynama derecesi, içindeki yabancı maddelerin varlığını belirler. Dahil deniz suyu sodyum ve klor iyonları mevcuttur. H2O molekülleri arasında bulunurlar ve onları çekerler. Bu işleme hidrasyon adı verilir.

Su ve tuz iyonları arasındaki bağ, su molekülleri arasındaki bağdan çok daha güçlüdür. Bu bağların kırılabilmesi için tuzlu suyun kaynatılması daha fazla enerji gerektirir. Bu enerji sıcaklıktır.

Ayrıca tuzlu sıvı, düşük H2O molekülü konsantrasyonu nedeniyle taze sıvıdan farklıdır. Bu durumda, ısıtıldıklarında daha hızlı hareket etmeye başlarlar, ancak daha az çarpıştıkları için yeterince büyük bir buhar kabarcığı oluşturamazlar. Küçük kabarcıkların basıncı onları yüzeye çıkarmak için yeterli değildir.

Suyu ve atmosferik basıncı eşitlemek için sıcaklığı artırmanız gerekir. Bu nedenle tuzlu suyun kaynaması tatlı suya göre çok daha uzun sürer ve kaynama noktası tuz konsantrasyonuna bağlı olacaktır. 1 litre sıvıya 60 g NaCl eklendiğinde kaynama noktasının 10 °C arttığı bilinmektedir.

Kaynama noktası nasıl değiştirilir

Dağlık bölgelerde yemek pişirmek çok zordur, çok zaman alır. Bunun nedeni kaynar suyun yeterince sıcak olmamasıdır. Çok yüksek rakımlar Bırakın iyi ısıl işlem gerektiren eti pişirmeyi, yumurtayı kaynatmak bile neredeyse imkansızdır.

Sıvının kaynadığı sıcaklığın değiştirilmesi yalnızca dağlık alanların sakinleri için önemli değildir.

Ürünlerin ve ekipmanların sterilizasyonu için, bazı mikroorganizmalar ısıya dayanıklı olduğundan, 100 °C'nin üzerinde bir sıcaklığın kullanılması tavsiye edilir.

Bu sadece ev hanımları için değil, laboratuvarlarda çalışan uzmanlar için de önemli bir bilgidir. Ayrıca kaynama noktasının arttırılması, zamanımızda önemli olan yemek pişirmeye harcanan zamandan önemli ölçüde tasarruf sağlayabilir.

Bu rakamı artırmak için sıkıca kapatılmış bir kap kullanmanız gerekir. Bunun için en uygun olanı, kapağın buharın geçmesine izin vermediği ve kabın içindeki basıncı arttırdığı düdüklü tencerelerdir. Isıtma sırasında buhar açığa çıkar, ancak dışarıya kaçamadığı için üzerinde yoğunlaşır. içeri kapsar. Bu, iç basınçta önemli bir artışa yol açar. Otoklavlarda basınç 1-2 atmosfer olduğundan içlerindeki sıvı 120-130 °C sıcaklıkta kaynar.

Suyun maksimum kaynama noktası hala bilinmiyor çünkü bu gösterge arttıkça artabilir Atmosfer basıncı. Suyun buhar türbinlerinde 400 °C sıcaklıkta ve onlarca atmosfer basınçta dahi kaynayamadığı bilinmektedir. Aynı veriler şu tarihte de elde edildi: büyük derinlikler okyanus.

Azaltılmış basınçta suyun kaynatılması: Video

Bir sıvı ısıtılırsa belli bir sıcaklıkta kaynar. Bir sıvı kaynadığında kabarcıklar oluşur, yukarıya çıkar ve patlar. Kabarcıklar su buharı içeren hava içerir. Kabarcıklar patladığında buhar dışarı çıkar ve böylece sıvı yoğun bir şekilde buharlaşır.

Çeşitli maddeler Sıvı halde bulunanlar kendi karakteristik sıcaklıklarında kaynarlar. Üstelik bu sıcaklık sadece maddenin doğasına değil aynı zamanda atmosfer basıncına da bağlıdır. Yani normal atmosfer basıncındaki su 100 °C'de kaynar, basıncın daha düşük olduğu dağlarda ise su daha düşük sıcaklıkta kaynar.

Bir sıvı kaynadığında, ona daha fazla enerji (ısı) verilmesi onun sıcaklığını arttırmaz, sadece kaynamayı sürdürür. Yani enerji, maddenin sıcaklığını yükseltmek için değil, kaynama sürecini sürdürmek için harcanır. Bu nedenle fizikte böyle bir kavram özısı buharlaşma(L). 1 kg sıvının tamamen kaynaması için gereken ısı miktarına eşittir.

Farklı maddelerin kendilerine özgü buharlaşma ısılarına sahip oldukları açıktır. Yani su için bu değer 2,3 · 10 6 J/kg'a eşittir. 35 °C'de kaynayan eter için L = 0,4 · 10 6 J/kg. Cıvanın 357 °C'de kaynaması için L = 0,3 · 10 6 J/kg.

Kaynatma işlemi nedir? Su ısındığında ancak henüz kaynama noktasına ulaşmadığında küçük kabarcıklar oluşmaya başlar. Genellikle kabın dibinde oluşurlar, çünkü genellikle alttan ısıtılırlar ve sıcaklık burada daha yüksektir.

Kabarcıklar kendilerini çevreleyen sudan daha hafiftir ve bu nedenle üst katmanlara doğru yükselmeye başlarlar. Ancak buradaki sıcaklık diptekinden bile daha düşük. Bu nedenle buhar yoğunlaşır, kabarcıklar küçülüp ağırlaşır ve tekrar aşağı düşer. Bu, suyun tamamı kaynama noktasına kadar ısıtılana kadar olur. Bu sırada kaynamadan önce bir ses duyulur.

Kaynama noktasına ulaşıldığında, kabarcıklar artık batmaz, yüzeye çıkar ve patlar. Onlardan buhar çıkıyor. Bu sırada artık bir ses değil, sıvının kaynadığını gösteren gurultu duyulur.

Böylece kaynama sırasında ve buharlaşma sırasında sıvının buhara geçişi meydana gelir. Bununla birlikte, yalnızca sıvının yüzeyinde meydana gelen buharlaşmanın aksine, kaynamaya, tüm hacim boyunca buhar içeren kabarcıkların oluşumu eşlik eder. Ayrıca, herhangi bir sıcaklıkta meydana gelen buharlaşmanın aksine, kaynama yalnızca belirli bir sıvının belirli bir sıcaklık özelliğinde mümkündür.

Neden atmosferik basınç ne kadar yüksek olursa bir sıvının kaynama noktası da o kadar yüksek olur? Hava suya baskı yapar ve dolayısıyla suyun içinde basınç oluşturur. Kabarcıklar oluştuğunda, buhar da dış basınçtan daha güçlü bir şekilde içlerine baskı yapar. Kabarcıklar üzerindeki dış basınç ne kadar büyük olursa, içlerindeki iç basınç da o kadar güçlü olur. Bu nedenle daha fazla oluşurlar Yüksek sıcaklık. Bu, suyun daha yüksek sıcaklıkta kaynadığı anlamına gelir.

İleri geri

Dikkat! Slayt önizlemeleri yalnızca bilgilendirme amaçlıdır ve sunumun tüm özelliklerini temsil etmeyebilir. Bu çalışmayla ilgileniyorsanız, lütfen tam sürümünü indirin.

Dersler sırasında

1. Suyun kaynama aşamaları.

Kaynama, sıvının hacminde buhar kabarcıkları veya buhar boşluklarının oluşmasıyla meydana gelen bir sıvının buhara geçişidir. Kabarcıklar, içlerindeki sıvının buharlaşması nedeniyle büyür, yukarı doğru yüzer ve kabarcıkların içerdiği doymuş buhar, sıvının üzerindeki buhar fazına geçer.

Kaynama sıvının basıncının artmasıyla başlar doymuş buhar yüzeyinin üzerindeki dış basınca eşit olur. Sabit basınç altında bir sıvının kaynadığı sıcaklığa kaynama noktası (Kaynama noktası) denir. Her sıvı için kaynama noktasının kendine ait bir değeri vardır ve sabit kaynama sürecinde değişmez.

Kesin olarak konuşursak, Tbp, kaynayan bir sıvının düz yüzeyinin üzerindeki doymuş buharın sıcaklığına (doyma sıcaklığı) karşılık gelir, çünkü sıvının kendisi her zaman Tbp'ye göre biraz aşırı ısınır. Sabit kaynama sırasında kaynayan sıvının sıcaklığı değişmez. Basınç arttıkça kaynama noktası artar

1.1 Kaynatma işlemlerinin sınıflandırılması.

Kaynama aşağıdaki kriterlere göre sınıflandırılır:

kabarcık ve film.

Buharın periyodik olarak çekirdeklenen ve büyüyen kabarcıklar şeklinde oluştuğu kaynamaya çekirdek kaynaması denir. Yavaş çekirdek kaynamasıyla, sıvıda (daha kesin olarak kabın duvarlarında veya tabanında) buharla dolu kabarcıklar belirir.

Isı akışı belirli bir kritik değere yükseldiğinde, bireysel kabarcıklar birleşerek kabın duvarında periyodik olarak sıvı hacmine giren sürekli bir buhar tabakası oluşturur. Bu moda film modu denir.

Kabın tabanının sıcaklığı sıvının kaynama noktasını önemli ölçüde aşarsa, tabandaki kabarcıkların oluşma hızı o kadar yüksek olur ki bunlar bir araya gelerek kabın tabanı ile sıvı arasında sürekli bir buhar tabakası oluşturur. kendisi. Bu film kaynama modunda, ısıtıcıdan sıvıya olan ısı akışı keskin bir şekilde düşer (buhar filmi ısıyı sıvıdaki konveksiyona göre daha az iyi iletir) ve sonuç olarak kaynama hızı düşer. Filmin kaynama rejimi, sıcak bir ocaktaki bir damla su örneği kullanılarak gözlemlenebilir.

ısı değişim yüzeyindeki konveksiyon türüne göre? serbest ve zorlanmış konveksiyonla;

Su ısıtıldığında hareketsiz davranır ve ısı, termal iletkenlik yoluyla alt katmanlardan üst katmanlara aktarılır. Ancak ısındıkça ısı transferinin doğası değişir ve konveksiyon adı verilen bir süreç başlar. Dibe yakın bir yerde ısıtıldığında su genleşir. Buna göre tabana yakın ısıtılan suyun özgül ağırlığının, yüzey katmanlarındaki eşit hacimdeki suyun ağırlığından daha hafif olduğu ortaya çıkıyor. Bu, tava içindeki tüm su sisteminin dengesiz hale gelmesine neden olur, bu da sıcak suyun yüzeye çıkmaya başlaması ve daha soğuk suyun yerine batması ile telafi edilir. Bu serbest konveksiyondur. Zorlanmış konveksiyonla, sıvının karıştırılmasıyla ısı değişimi yaratılır ve yapay bir soğutucu-karıştırıcı, pompa, fan vb. arkasında sudaki hareket oluşturulur.

doyma sıcaklığına bağlı olarak? az ısıtmadan ve az ısıtmayla kaynatmadan. Aşırı ısıtma ile kaynatma sırasında kabın tabanında hava kabarcıkları büyür, kırılır ve çöker. Aşırı ısınma yoksa kabarcıklar kırılır, büyür ve sıvının yüzeyine doğru yüzer. Kaynayan yüzeyin uzaydaki yönelimi ile mi? yatay eğimli ve dikey yüzeylerde;

Daha sıcak ısı transfer yüzeyine doğrudan bitişik olan bazı sıvı katmanları daha fazla ısıtılır ve dikey yüzey boyunca daha hafif duvar katmanları olarak yükselir. Böylece, ortamın sıcak yüzey boyunca sürekli bir hareketi meydana gelir; bu hareketin hızı, yüzey ile pratik olarak sabit ortamın kütlesi arasındaki ısı alışverişinin yoğunluğunu belirler.

kaynamanın doğası gereği mi? gelişmiş ve gelişmemiş, kararsız kaynama;

Isı akısı yoğunluğu arttıkça buharlaşma katsayısı artar. Kaynama gelişmiş bir kabarcıklı kaynamaya dönüşür. Ayrılma sıklığının artması kabarcıkların birbirini yakalayıp birleşmesine yol açar. Isıtma yüzeyinin sıcaklığının artmasıyla birlikte, buharlaşma merkezlerinin sayısı keskin bir şekilde artar ve artan sayıda ayrılmış kabarcıklar sıvının içinde yüzerek yoğun karışımına neden olur. Bu kaynama gelişmiş bir yapıya sahiptir.

1.2 Kaynatma işleminin aşamalara bölünmesi.

Suyu kaynatmak, açıkça ayırt edilebilen dört aşamadan oluşan karmaşık bir süreçtir.

İlk aşama, su ısıtıcısının tabanından kayan küçük hava kabarcıklarının yanı sıra, su ısıtıcısının duvarlarına yakın su yüzeyinde kabarcık gruplarının ortaya çıkmasıyla başlar.

İkinci aşama kabarcıkların hacmindeki artışla karakterize edilir. Daha sonra yavaş yavaş suda beliren ve yüzeye patlayan kabarcıkların sayısı giderek artar. Kaynamanın ilk aşamasında ince, zar zor duyulabilen bir solo ses duyuyoruz.

Kaynamanın üçüncü aşaması, kabarcıkların çok hızlı bir şekilde yükselmesiyle karakterize edilir; bu, önce hafif bir bulanıklığa ve ardından hızla akan kaynak suyunu anımsatan suyun "beyazlaşmasına" neden olur. Bu sözde "beyaz anahtar" kaynatmadır. Son derece kısa ömürlüdür. Ses, küçük bir arı sürüsünün gürültüsüne benzer.

Dördüncüsü, suyun yoğun köpürmesi, yüzeyde büyük patlayan kabarcıkların ortaya çıkması ve ardından sıçramasıdır. Sıçramalar suyun çok fazla kaynadığı anlamına gelecektir. Sesler keskin bir şekilde yoğunlaşıyor, ancak tekdüzelikleri bozuluyor, kaotik bir şekilde büyüyerek birbirlerinin önüne geçmeye çalışıyor gibi görünüyorlar.

2.Çin çay töreninden.

Doğu'da çay içmeye karşı özel bir tutum var. Çin ve Japonya'da çay töreni filozoflar ve sanatçılar arasındaki toplantıların bir parçasıydı. Geleneksel oryantal çay partisinde bilgece konuşmalar yapıldı ve sanat eserleri incelendi. Çay seremonisi her toplantıya özel olarak tasarlandı ve çiçek buketleri seçildi. Çay demlemek için özel aletler kullanıldı. Çay demlemek için alınan suya karşı özel bir tavır vardı. Kaynayan suda algılanan ve yeniden üretilen “yangın döngülerine” dikkat edilerek suyun doğru şekilde kaynatılması önemlidir. Su şiddetli kaynamaya getirilmemelidir çünkü bunun sonucunda suyun enerjisi kaybolur ve bu da çay yaprağının enerjisiyle birleşerek içimizde istenilen çay durumunu üretir.

Dört aşama var dış görünüş sırasıyla kaynar su denir "balık gözü”, “yengeç gözü”, “inci taneleri” Ve “köpüren bahar”. Bu dört aşama, kaynayan su sesinin dört özelliğine karşılık gelir: sessiz gürültü, orta gürültü, gürültü ve güçlü gürültü; bunlara bazen farklı kaynaklarda farklı şiirsel isimler de verilir.

Ayrıca buhar oluşumunun aşamaları da takip edilir. Örneğin hafif pus, sis, yoğun sis. Sis ve yoğun sis, kaynar suyun fazla olgunlaştığını ve artık çay demlemeye uygun olmadığını gösterir. İçerisindeki ateş enerjisinin zaten o kadar güçlü olduğu, su enerjisini bastırdığı ve bunun sonucunda suyun çay yaprağıyla tam olarak temas edemeyeceği ve çay yaprağına uygun kalitede enerji veremeyeceğine inanılıyor. çayı içen kişi.

Doğru demlemenin bir sonucu olarak, 100 dereceye kadar ısıtılmamış suyla birkaç kez demlenebilen lezzetli çay elde ediyoruz ve her yeni demlemeden ağızda kalan ince tat tonlarının tadını çıkarıyoruz.

Rusya'da Doğu'nun çay içme kültürünü aşılayan çay kulüpleri ortaya çıkmaya başladı. Lu Yu adı verilen çay seremonisinde, yani açık ateşte suyun kaynatılmasında, suyun kaynamasının tüm aşamaları gözlemlenebilmektedir. Suyun kaynatılması işlemiyle ilgili bu tür deneyler evde yapılabilir. Birkaç deney öneriyorum:

– kabın tabanında ve sıvının yüzeyindeki sıcaklık değişiklikleri;
kaynar su aşamalarının sıcaklığa bağımlılığındaki değişiklik;
- zamanla kaynar suyun hacmindeki değişiklik;
- sıcaklık bağımlılığının sıvı yüzeyine olan mesafeye dağılımı.

3. Kaynama sürecini gözlemlemeye yönelik deneyler.

3.1. Kaynayan suyun aşamalarının sıcaklığa bağımlılığının incelenmesi.

Sıcaklık ölçümleri sıvı kaynamanın dört aşamasının tamamında gerçekleştirildi. Aşağıdaki sonuçlar elde edildi:

– Birinci Suyun kaynatılması aşaması (BALIK GÖZÜ) 1. dakikadan 4. dakikaya kadar sürmüştür. Alttaki kabarcıklar 55 derecelik bir sıcaklıkta ortaya çıktı (fotoğraf 1).

Fotoğraf1.

– ikinci Suyun kaynatılması aşaması (YENGEÇ GÖZÜ) yaklaşık 77 derece sıcaklıkta 5. dakikadan 7. dakikaya kadar sürdü. Alttaki küçük kabarcıkların hacmi artarak bir yengecin gözlerine benziyordu. (fotoğraf 2).

Fotoğraf 2.

– üçüncü suyun kaynama aşaması (İNCİ İPLİKLERİ) 8. dakikadan 10. dakikaya kadar sürdü. Pek çok küçük kabarcık, suyun yüzeyine ulaşmadan yükselen İNCİ İPLİKLER oluşturdu. İşlem 83 derece sıcaklıkta başladı (fotoğraf 3).

Fotoğraf 3.

– dördüncü suyun kaynama aşaması (BURGHING SOURCE) 10. dakikadan 12. dakikaya kadar sürdü. Kabarcıklar büyüdü, suyun yüzeyine yükseldi ve patlayarak kaynayan bir su yarattı. İşlem 98 derecelik bir sıcaklıkta gerçekleşti (fotoğraf 4). Fotoğraf 4.

Fotoğraf 4.

3.2. Kaynayan suyun hacminde zamanla meydana gelen değişikliklerin incelenmesi.

Zamanla kaynar suyun hacmi değişir. Tavadaki suyun başlangıçtaki hacmi 1 litreydi. 32 dakika sonra hacim yarıya indi. Bu, kırmızı noktalarla işaretlenmiş fotoğraf 5'te açıkça görülmektedir.

Fotoğraf 5.

Fotoğraf 6.

Sonraki 13 dakikalık kaynar su boyunca hacmi üçte bir oranında azaldı, bu çizgi de kırmızı noktalarla işaretlendi (fotoğraf 6).

Ölçüm sonuçlarına dayanarak, kaynar su hacmindeki değişimin zaman içindeki bağımlılığı elde edildi.

Şekil 1. Kaynayan suyun hacmindeki zaman içindeki değişimlerin grafiği

Sonuç: Hacimdeki değişim, orijinal hacminden geriye hiçbir şey kalmayana kadar sıvının kaynama süresiyle (Şekil 1) ters orantılıdır1 / Bölüm 25 Son aşamada hacim azalması yavaşladı. Film kaynatma rejimi burada rol oynuyor. Kabın tabanının sıcaklığı sıvının kaynama noktasını önemli ölçüde aşarsa, tabandaki kabarcıkların oluşma hızı o kadar yüksek olur ki bunlar bir araya gelerek kabın tabanı ile sıvı arasında sürekli bir buhar tabakası oluşturur. kendisi. Bu modda sıvının kaynama hızı azalır.

3.3. Sıvı yüzeyine olan mesafeye sıcaklık bağımlılığının dağılımının incelenmesi.

Kaynayan sıvıda belirli bir sıcaklık dağılımı oluşturulur (Şekil 2), ısıtma yüzeyinin yakınında sıvı gözle görülür şekilde aşırı ısınır. Aşırı ısınmanın miktarı, sıvının kendisinin bir takım fiziksel ve kimyasal özelliklerine ve ayrıca sınırdaki katı yüzeylere bağlıdır. Çözünmüş gazlardan (hava) yoksun, iyice arıtılmış sıvılar, özel önlemler alınırsa onlarca derece aşırı ısınabilir.

Pirinç. 2. Yüzeydeki su sıcaklığındaki değişimin ısıtma yüzeyine olan mesafeye bağımlılığının grafiği.

Ölçüm sonuçlarına dayanarak, su sıcaklığının ısıtma yüzeyine olan mesafeye göre değişiminin bir grafiğini elde edebilirsiniz.

Sonuç: Sıvının derinliği arttıkça sıcaklık düşer ve yüzeyden 1 cm'ye kadar kısa mesafelerde sıcaklık keskin bir şekilde düşer ve ardından neredeyse değişmeden kalır.

3.4 Kabın tabanında ve sıvının yüzeyindeki sıcaklık değişimlerinin incelenmesi.

12 ölçüm yapıldı. Su, 7 dereceden kaynayana kadar ısıtıldı. Dakikada bir ateş ölçümleri yapıldı. Ölçüm sonuçlarına göre suyun yüzeyinde ve tabanında iki sıcaklık değişimi grafiği elde edildi.

Şekil 3. Gözlem sonuçlarına dayalı tablo ve grafik. (Yazarın fotoğrafı)

Sonuç: Kabın tabanındaki ve yüzeyindeki su sıcaklığının değişimi farklıdır. Yüzeyde sıcaklık kesinlikle doğrusal olarak değişir ve kaynama noktasına tabandan üç dakika sonra ulaşır. Bu, yüzeyde sıvının hava ile temas etmesi ve enerjisinin bir kısmını bırakması, dolayısıyla tavanın dibindeki kadar ısınmaması ile açıklanmaktadır.

Çalışmanın sonuçlarına dayalı sonuçlar.

Kaynama noktasına kadar ısıtıldığında suyun, sıvı içindeki buhar kabarcıklarının oluşumu ve büyümesi ile sıvı içindeki ısı alışverişine bağlı olarak üç aşamadan geçtiği bulunmuştur. Suyun davranışı gözlemlenirken her aşamanın karakteristik özellikleri not edildi.

Kabın tabanındaki ve yüzeyindeki su sıcaklığının değişimi farklıdır. Yüzeyde sıcaklık kesinlikle doğrusal bir yasaya göre değişir ve kaynama noktasına tabandan üç dakika sonra ulaşır.Bu, yüzeyde sıvının hava ile temasa geçmesi ve enerjisinin bir kısmını bırakmasıyla açıklanır. .

Ayrıca deneysel olarak sıvının derinliği arttıkça sıcaklığın düştüğü ve yüzeyden 1 cm'ye kadar küçük mesafelerde sıcaklığın keskin bir şekilde azaldığı ve ardından neredeyse değişmeden kaldığı belirlendi.

Kaynama işlemi ısının emilmesiyle gerçekleşir. Bir sıvı ısıtıldığında enerjinin çoğu su molekülleri arasındaki bağların kırılmasına harcanır. Bu durumda, kabın tabanında ve duvarlarında suda çözünmüş gaz salınarak hava kabarcıkları oluşur. Belli bir büyüklüğe ulaşan kabarcık yüzeye yükselir ve karakteristik bir sesle çöker. Bu kadar çok kabarcık varsa, su "tıslar". Kaldırma kuvveti yerçekiminden büyükse hava kabarcığı suyun yüzeyine çıkar ve patlar. Kaynama sürekli bir işlemdir; kaynatıldığında suyun sıcaklığı 100 derecedir ve su kaynadıkça değişmez.

Edebiyat

1. Başkan Yardımcısı Isachenko, V.A. Osipova, A.S. Sukomel “Isı Transferi” M.: Enerji 1969
2. Frenkel Ya.I. Sıvıların kinetik teorisi. L., 1975
3. Croxton K. A. Sıvı durumun fiziği. M., 1987
4. ÖĞLEDEN SONRA. Kurennova “Rus Halk Tedavisi Kitabı”.
5. Buzdin A., Sorokin V., Sıvıların kaynaması. Dergi “Kvant”, N6,1987

Herkes normal atmosfer basıncında (yaklaşık 760 mm Hg) suyun kaynama noktasının 100 °C olduğunu bilir. Ancak herkes suyun kaynayabileceğini bilmiyor farklı sıcaklıklar. Kaynama noktası bir dizi faktöre bağlıdır. Belirli koşullar yerine getirildiğinde su +70 °C'de, +130 °C'de ve hatta 300 °C'de kaynayabilir! Nedenlerine daha detaylı bakalım.

Suyun kaynama noktasını ne belirler?

Bir kaptaki suyun kaynaması belli bir mekanizmaya göre gerçekleşir. Sıvı ısındıkça içine döküldüğü kabın duvarlarında hava kabarcıkları belirir. Her baloncuğun içinde buhar vardır. Kabarcıklardaki buharın sıcaklığı başlangıçta ısıtılan sudan çok daha yüksektir. Ancak bu dönemdeki basıncı kabarcıkların içindekinden daha yüksektir. Su ısınıncaya kadar kabarcıkların içindeki buhar sıkıştırılır. Daha sonra dış basıncın etkisi altında kabarcıklar patladı. Kabarcıkların içindeki sıvı ve buharın sıcaklıkları eşit oluncaya kadar işlem devam eder. Artık buhar topları yüzeye çıkabiliyor. Su kaynamaya başlar. Daha sonra aşırı ısı buharla atmosfere atıldığı için ısıtma işlemi durur. Bu termodinamik dengedir. Fiziği hatırlayalım: Su basıncı, sıvının kendi ağırlığından ve su ile kabın üzerindeki hava basıncından oluşur. Böylece iki parametreden birini (kaptaki sıvı basıncı ve atmosfer basıncı) değiştirerek kaynama noktasını değiştirebilirsiniz.

Dağlardaki suyun kaynama noktası nedir?

Dağlarda bir sıvının kaynama noktası yavaş yavaş düşer. Bunun nedeni, bir dağa tırmanırken atmosfer basıncının giderek azalmasıdır. Suyun kaynaması için, ısıtma işlemi sırasında ortaya çıkan kabarcıklardaki basıncın atmosfer basıncına eşit olması gerekir. Bu nedenle dağlarda her 300 metrelik yükseklik artışında suyun kaynama noktası yaklaşık bir derece düşer. Bu tür kaynar su, düz arazide kaynayan sıvı kadar sıcak değildir. Açık yüksek irtifaÇay demlemek zor, bazen imkansızdır. Kaynar suyun basınca bağımlılığı şöyle görünür:

Deniz seviyesinden yükseklik
Kaynama noktası

Peki ya diğer koşullarda?

Suyun boşlukta kaynama noktası nedir? Vakum, basıncın atmosfer basıncından önemli ölçüde düşük olduğu, seyrekleştirilmiş bir ortamdır. Seyreltilmiş bir ortamda suyun kaynama noktası aynı zamanda artık basınca da bağlıdır. 0,001 atm vakum basıncında. sıvı 6,7 °C'de kaynayacaktır. Tipik olarak artık basınç yaklaşık 0,004 atm'dir, dolayısıyla bu basınçta su 30 °C'de kaynar. Seyreltilmiş bir ortamda artan basınçla sıvının kaynama noktası artacaktır.

Kapalı bir kapta su neden daha yüksek sıcaklıkta kaynar?

Hermetik olarak kapatılmış bir kapta, sıvının kaynama noktası kabın içindeki basınçla ilişkilidir. Isıtma işlemi sırasında, kabın kapağında ve duvarlarında yoğuşma olarak biriken buhar açığa çıkar. Böylece kabın içindeki basınç artar. Örneğin, bir düdüklü tencerede basınç 1,04 atm'ye ulaşır, dolayısıyla içindeki sıvı 120 °C'de kaynar. Tipik olarak bu tür kaplarda basınç, yerleşik valfler kullanılarak düzenlenebilir ve dolayısıyla sıcaklık da ayarlanabilir.

Kabın (tava veya) ısıtılmış tabanında ilk kabarcıkların oluştuğu andan itibaren kaynatma işlemini takip edelim. Bu arada, oluşmuşlar mı? Evet, çünkü kabın tabanıyla doğrudan temas eden ince bir su tabakası 100 dereceye kadar ısıtılır. Ve göre fiziki ozellikleri su, gaz halinden dönüşmeye başladı.

Böylece, ilk kabarcıklar henüz küçükken yavaşça yüzmeye başlarlar - Arşimet olarak da adlandırılan bir kaldırma kuvvetinin etkisi altında kalırlar - ve neredeyse anında tekrar dibe batarlar. Neden? Evet, çünkü yukarıdan gelen su henüz yeterince ısınmadı. Daha soğuk katmanlarla temas eden kabarcıklar "küçülüyor" ve hacim kaybediyor gibi görünüyor. Ve buna göre Arşimet'in gücü anında azalır. Kabarcıklar dibe çöker ve yerçekimi nedeniyle “patlar”.

Ancak ısınma devam ediyor, giderek daha fazla yeni su katmanı 100 dereceye yakın bir sıcaklığa bürünüyor. Baloncuklar artık dibe batmıyor. Yüzeye ulaşmaya çalışırlar ama çoğu üst katman hatta önemli ölçüde daha soğuk, bu nedenle onunla temas ettiğinde her kabarcığın boyutu tekrar azalır (içinde bulunan su buharının bir kısmının soğuyarak suya dönüşmesi nedeniyle). Bu nedenle batmaya başlar, ancak sıcaklığı 100 dereceye ulaşmış olan sıcak katmanlara girdiğinde yeniden boyutu artar. Çünkü yoğunlaşan buhar tekrar buhar haline gelir. Çok sayıda kabarcık yukarı ve aşağı doğru koşarak, dönüşümlü olarak küçülüp büyüyerek karakteristik bir ses çıkarır.

Ve son olarak, en üst katman da dahil olmak üzere tüm su sütununun 100 derecelik bir sıcaklığa ulaştığı an gelir. Bu aşamada ne olacak? Yukarıya doğru yükselen kabarcıklar serbestçe yüzeye ulaşır. Ve burada, iki ortam arasındaki arayüzde "kaynama" meydana gelir: patlayarak su buharı açığa çıkarırlar. Ve sürekli ısıtmaya tabi olan bu işlem, suyun tamamı kaynayıp gaz haline gelinceye kadar devam edecektir.

Kaynama noktasının atmosfer basıncına bağlı olduğunu lütfen unutmayın. Örneğin yüksek dağlarda su 100 derecenin altındaki sıcaklıklarda kaynar. Bu nedenle yayla sakinlerinin yemeklerini pişirmek için çok daha fazla zamana ihtiyacı var.

Suyu kaynatmak günlük ortak görevlerden biridir. Ancak dağlık bölgelerde bu sürecin kendine has özellikleri vardır. Deniz seviyesinden farklı yüksekliklerde su kaynar. farklı sıcaklıklar.

Suyun kaynama noktası atmosfer basıncına nasıl bağlıdır?

Kaynar su, belirgin dış etkilerle karakterize edilir: sıvının köpürmesi, kabın içinde küçük kabarcıkların oluşması ve buharın yükselmesi. Su molekülleri ısıtıldığında ısı kaynağından ek enerji alır. Daha hareketli hale gelirler ve titreşmeye başlarlar.

Sonunda sıvı, kabın duvarlarında buhar kabarcıklarının oluştuğu bir sıcaklığa ulaşır. Bu sıcaklığa kaynama noktası denir. Su kaynamaya başladıktan sonra sıvının tamamı gaza dönüşene kadar sıcaklık değişmez.

Buhar olarak kaçan su molekülleri atmosfere baskı uygular. Buna buhar basıncı denir. Suyun sıcaklığı arttıkça artar ve daha hızlı hareket eden moleküller, onları birbirine bağlayan moleküller arası kuvvetlerin üstesinden gelir. Buhar basıncına, oluşturulan başka bir kuvvet karşı çıkıyor hava kütlesi: . Buhar basıncı ortam basıncına ulaştığında veya onu aştığında, su kaynamaya başlar.

Suyun kaynama noktası aynı zamanda saflığına da bağlıdır. Safsızlıklar (tuz, şeker) içeren su, saf sudan daha yüksek sıcaklıkta kaynar.

Dağlarda kaynayan suyun özellikleri

Hava atmosferi, üzerindeki tüm nesnelere baskı uygular. Deniz seviyesinde her yerde aynıdır ve 1 atm. yani 760 mm Hg'ye eşittir. Sanat. Bu normal atmosfer basıncıdır ve su 100°C'de kaynar. Bu su sıcaklığındaki buhar basıncı da 760 mmHg'dir. Sanat.

Deniz seviyesinden ne kadar yüksekteyseniz hava o kadar incelir. Dağlarda yoğunluğu ve basıncı azalır. Su üzerindeki dış basıncın azalması nedeniyle moleküller arası bağların kırılması için daha az enerji gerekir. Bu daha az ısı gerektirir ve su daha düşük bir sıcaklıkta kaynar.

Her kilometre yükseklikte su, orijinal sıcaklığından 3,3°C daha düşük bir sıcaklıkta kaynar (veya her 300 metrede yaklaşık eksi 1). Deniz seviyesinden 3 km yükseklikte atmosfer basıncı yaklaşık 526 mmHg'dir. Sanat. Buhar basıncı atmosfer basıncına, yani 526 mm Hg'ye eşit olduğunda su kaynayacaktır. Sanat. Bu duruma 90°C sıcaklıkta ulaşılır. 6 km yükseklikte basınç normalden yaklaşık iki kat daha azdır ve yaklaşık 80°C'dir.

Yüksekliği 8848 m olan Everest'in zirvesinde su yaklaşık 72°C sıcaklıkta kaynar.

Suyun 98°C'de kaynadığı 600 m yükseklikteki dağlarda, yemek pişirirken kaynama sürecini anlamak özellikle önemlidir. Bazı yiyecekler pişirme süresini artırarak tamamen pişirilebilir. Ancak iyi pişirme ve uzun pişirme süresi gerektiren yiyecekler için düdüklü tencere kullanmak en iyisidir.

Kaynatma - görünüşte basit fiziksel süreç Hayatında en az bir kez su ısıtıcısını kaynatan herkes bilir. Ancak fizikçilerin laboratuvarlarda, ev hanımlarının mutfaklarda incelediği birçok özelliği vardır. Kaynama noktası bile sabit olmaktan uzaktır ancak duruma bağlı olarak değişir. Çeşitli faktörler.

Kaynar sıvı

Kaynama sırasında sıvı yoğun bir şekilde buhara dönüşmeye başlar ve içinde buhar kabarcıkları oluşup yüzeye çıkar. Buhar ısıtıldığında önce yalnızca sıvının yüzeyinde belirir, ardından bu işlem tüm hacim boyunca başlar. Tavanın tabanında ve duvarlarında küçük kabarcıklar beliriyor. Sıcaklık arttıkça kabarcıkların içindeki basınç artar, boyutları artar ve yukarı doğru yükselirler.

Sıcaklık sözde kaynama noktasına ulaştığında, hızla kabarcık oluşumu başlar, birçoğu vardır ve sıvı kaynamaya başlar. Tüm su mevcut olana kadar sıcaklığı sabit kalan buhar oluşur. Normal koşullar altında, 100 mPa standart basınçta buharlaşma meydana gelirse sıcaklığı 100°C'dir. Basıncı yapay olarak arttırırsanız, aşırı ısıtılmış buhar elde edebilirsiniz. Bilim adamları su buharını 1227 ° C sıcaklığa ısıtmayı başardılar, daha fazla ısıtmayla iyonların ayrışması buharı plazmaya dönüştürür.

Belirli bir bileşimde ve sabit basınçta herhangi bir sıvının kaynama noktası sabittir. Ders kitaplarında ve kılavuzlarda çeşitli sıvıların ve hatta metallerin kaynama noktalarını gösteren tabloları görebilirsiniz. Örneğin su 100°C sıcaklıkta, 78,3°C'de, eter 34,6°C'de, altın 2600°C'de, gümüş ise 1950°C'de kaynar. Bu veriler 100 mPa'lık standart basınç içindir, deniz seviyesinde hesaplanır.

Kaynama noktası nasıl değiştirilir

Basınç düşerse bileşim aynı kalsa bile kaynama noktası düşer. Bu şu anlama gelir: 4000 metre yüksekliğindeki bir dağa bir tencere su ile tırmanıp ateşe verirseniz, su 85°C'de kaynar ve bu da aşağıdakilere göre çok daha az yakacak odun gerektirecektir.

Ev hanımları, basıncın yapay olarak artırıldığı bir düdüklü tencere ile karşılaştırma yapmakla ilgileneceklerdir. Aynı zamanda yiyeceklerin çok daha hızlı pişmesi nedeniyle suyun kaynama noktası da artar. Modern düdüklü tencereler, kaynama sıcaklığını 115°C'den 130°C'ye veya daha fazlasına sorunsuz bir şekilde değiştirmenize olanak tanır.

Suyun kaynama noktasının bir diğer sırrı da bileşiminde yatmaktadır. Çeşitli tuzlar içeren sert suyun kaynatılması daha uzun sürer ve ısınmak için daha fazla enerji gerekir. Bir litre suya iki yemek kaşığı tuz eklerseniz kaynama noktası 10°C artar. Aynı şey şeker için de söylenebilir; %10 şeker şurubu 100,1°C sıcaklıkta kaynar.