น้ำต้มสุกอุณหภูมิเท่าไหร่คะ. อะไรเป็นตัวกำหนดความเดือดของน้ำ?
ทุกคนรู้ดีว่าจุดเดือดของน้ำที่ความดันบรรยากาศปกติ (ประมาณ 760 มม. ปรอท) คือ 100 °C แต่ไม่ใช่ทุกคนที่รู้ว่าน้ำสามารถเดือดได้ที่อุณหภูมิต่างกัน จุดเดือดขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย หากตรงตามเงื่อนไขบางประการ น้ำสามารถเดือดได้ที่ +70 °C และ +130 °C และแม้กระทั่งที่ 300 °C! มาดูเหตุผลโดยละเอียดกันดีกว่า
อะไรเป็นตัวกำหนดจุดเดือดของน้ำ?
การต้มน้ำในภาชนะเกิดขึ้นตามกลไกบางอย่าง เมื่อของเหลวร้อนขึ้น ฟองอากาศจะปรากฏขึ้นบนผนังของภาชนะที่เทของเหลวลงไป มีไอน้ำอยู่ข้างในแต่ละฟอง ในตอนแรกอุณหภูมิของไอน้ำในฟองจะสูงกว่าน้ำอุ่นมาก แต่ความกดดันในช่วงเวลานี้กลับสูงกว่าในฟองสบู่ ไอน้ำในฟองจะถูกบีบอัดจนกระทั่งน้ำอุ่นขึ้น จากนั้นฟองสบู่ก็แตกออกภายใต้อิทธิพลของแรงกดดันภายนอก กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าอุณหภูมิของของเหลวและไอในฟองอากาศจะเท่ากัน ตอนนี้ลูกบอลไอน้ำสามารถลอยขึ้นสู่ผิวน้ำได้แล้ว น้ำเริ่มเดือด จากนั้นกระบวนการให้ความร้อนจะหยุดลง เนื่องจากความร้อนส่วนเกินจะถูกกำจัดออกด้วยไอน้ำสู่บรรยากาศ นี่คือสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ มาจำฟิสิกส์กัน: แรงดันน้ำประกอบด้วยน้ำหนักของของเหลวและความดันอากาศเหนือถังที่มีน้ำ ดังนั้น คุณสามารถเปลี่ยนจุดเดือดได้โดยการเปลี่ยนหนึ่งในสองพารามิเตอร์ (ความดันของเหลวในถังและความดันบรรยากาศ)
จุดเดือดของน้ำบนภูเขาคืออะไร?
บนภูเขา จุดเดือดของของเหลวจะค่อยๆ ลดลง เนื่องจากความกดอากาศจะค่อยๆ ลดลงเมื่อปีนเขา เพื่อให้น้ำเดือด ความดันในฟองอากาศที่ปรากฏระหว่างกระบวนการให้ความร้อนจะต้องเท่ากับความดันบรรยากาศ ดังนั้นเมื่อระดับความสูงบนภูเขาเพิ่มขึ้นทุกๆ 300 เมตร จุดเดือดของน้ำจะลดลงประมาณหนึ่งองศา น้ำเดือดประเภทนี้ไม่ร้อนเท่ากับของเหลวเดือดบนพื้นราบ ที่ระดับความสูง การชงชาเป็นเรื่องยากและบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ การพึ่งพาน้ำเดือดกับแรงดันมีลักษณะดังนี้:
ความสูงเหนือระดับน้ำทะเล | ||||||||
จุดเดือด |
แล้วในเงื่อนไขอื่นล่ะ?
จุดเดือดของน้ำในสุญญากาศคือเท่าไร? สุญญากาศคือสภาพแวดล้อมที่ทำให้บริสุทธิ์ซึ่งมีความดันต่ำกว่าความดันบรรยากาศอย่างมาก จุดเดือดของน้ำในสภาพแวดล้อมที่ทำให้บริสุทธิ์ยังขึ้นอยู่กับแรงดันตกค้างด้วย ที่ความดันสุญญากาศ 0.001 atm ของเหลวจะเดือดที่อุณหภูมิ 6.7 °C โดยทั่วไปความดันตกค้างจะอยู่ที่ประมาณ 0.004 atm ดังนั้นที่แรงดันนี้น้ำจึงเดือดที่อุณหภูมิ 30 °C เมื่อความดันเพิ่มขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ทำให้บริสุทธิ์ จุดเดือดของของเหลวจะเพิ่มขึ้น
ทำไมน้ำถึงต้มที่อุณหภูมิสูงกว่าในภาชนะที่ปิดสนิท?
ในภาชนะที่ปิดสนิท จุดเดือดของของเหลวจะสัมพันธ์กับความดันภายในภาชนะ ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน ไอน้ำจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งจะจับตัวเป็นหยดน้ำบนฝาและผนังของถัง ดังนั้นความดันภายในภาชนะจึงเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น ในหม้ออัดแรงดันความดันจะสูงถึง 1.04 atm ของเหลวจึงเดือดที่อุณหภูมิ 120 °C โดยปกติแล้ว ในภาชนะดังกล่าว ความดันสามารถควบคุมได้โดยใช้วาล์วในตัว และอุณหภูมิด้วย
กระบวนการต้มน้ำประกอบด้วยสามขั้นตอน:
- จุดเริ่มต้นของขั้นตอนแรก - ฟองอากาศเล็ก ๆ กระโดดจากก้นกาต้มน้ำหรือภาชนะอื่น ๆ ที่นำน้ำไปต้มและเกิดฟองใหม่ปรากฏขึ้นบนผิวน้ำ จำนวนฟองอากาศดังกล่าวจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น
- ในวันที่สอง ขั้นน้ำเดือดมีฟองอากาศเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วอย่างมาก ทำให้เกิดความขุ่นเล็กน้อยของน้ำในตอนแรก ซึ่งต่อมากลายเป็น "ไวท์เทนนิ่ง" ซึ่งน้ำดูเหมือนกระแสน้ำพุ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเดือด กุญแจสีขาวและมีอายุสั้นมาก
– ขั้นตอนที่สามจะมาพร้อมกับกระบวนการต้มน้ำที่รุนแรง การปรากฏตัวของฟองสบู่ขนาดใหญ่และการกระเด็นบนพื้นผิว การกระเด็นจำนวนมากหมายความว่าน้ำเดือดมากเกินไป
อย่างไรก็ตามหากคุณชอบดื่มชาที่ชงด้วยน้ำธรรมชาติที่สะอาดคุณสามารถสั่งซื้อได้โดยไม่ต้องออกจากบ้านบนเว็บไซต์เช่น: http://www.aqualader.ru/ หลังจากนั้นบริษัทจัดส่งน้ำจะดำเนินการจัดส่งให้ถึงบ้านคุณ
ผู้สังเกตการณ์ทั่วไปสังเกตเห็นมานานแล้วว่าน้ำเดือดทั้งสามขั้นตอนนั้นมาพร้อมกับเสียงต่างๆ น้ำในระยะแรกทำให้เกิดเสียงเบาจนแทบไม่ได้ยิน ในระยะที่สอง เสียงจะกลายเป็นเสียงรบกวน ชวนให้นึกถึงเสียงครวญครางของฝูงผึ้ง ในขั้นตอนที่สาม เสียงของน้ำเดือดจะสูญเสียความสม่ำเสมอและกลายเป็นเสียงแหลมและดังขึ้นอย่างโกลาหล
ทั้งหมด ขั้นน้ำเดือดได้รับการตรวจสอบอย่างง่ายดายด้วยประสบการณ์ เมื่อเริ่มให้น้ำร้อนในภาชนะแก้วที่เปิดอยู่และวัดอุณหภูมิเป็นระยะ หลังจากช่วงเวลาสั้น ๆ เราจะเริ่มสังเกตเห็นฟองอากาศที่ปกคลุมด้านล่างและผนังของภาชนะ
มาดูฟองสบู่ที่ปรากฏใกล้ด้านล่างกันดีกว่า การเพิ่มปริมาตรทีละน้อยฟองยังเพิ่มพื้นที่สัมผัสกับน้ำอุ่นซึ่งยังไม่ถึงอุณหภูมิที่สูง ด้วยเหตุนี้ไอน้ำและอากาศภายในฟองจึงเย็นลงซึ่งเป็นผลมาจากความดันลดลงและแรงโน้มถ่วงของน้ำทำให้ฟองแตก ในขณะนี้เองที่น้ำส่งเสียงลักษณะการเดือดซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการชนของน้ำกับก้นภาชนะในบริเวณที่ฟองสบู่แตก
เมื่ออุณหภูมิในชั้นล่างของน้ำเข้าใกล้ 100 องศาเซลเซียส ความดันภายในฟองสบู่จะเท่ากันกับแรงดันน้ำที่ทำให้เกิดฟอง ส่งผลให้ฟองอากาศค่อยๆ ขยายตัว การเพิ่มขึ้นของปริมาตรของฟองยังนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแรงลอยตัวบนพวกมันภายใต้อิทธิพลของฟองที่มีปริมาตรมากที่สุดแตกตัวออกจากผนังของภาชนะและลอยขึ้นอย่างรวดเร็ว หากชั้นบนสุดของน้ำยังไม่ถึง 100 องศา ฟองที่ตกลงไปในน้ำที่เย็นกว่าจะสูญเสียไอน้ำบางส่วนที่ควบแน่นและลงไปในน้ำ ในกรณีนี้ฟองอากาศจะมีขนาดลดลงอีกครั้งและตกลงไปภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง เมื่ออยู่ใกล้ด้านล่าง พวกมันจะมีปริมาตรเพิ่มขึ้นอีกครั้งและสูงขึ้น และการเปลี่ยนแปลงของขนาดฟองที่ทำให้เกิดเสียงที่มีลักษณะเฉพาะของน้ำเดือด
เมื่อปริมาตรน้ำทั้งหมดถึง 100 องศา ฟองสบู่ที่เพิ่มขึ้นจะไม่ลดขนาดอีกต่อไป แต่จะแตกออกที่ผิวน้ำ ในกรณีนี้ไอน้ำจะถูกปล่อยออกมาพร้อมกับเสียงร้องที่มีลักษณะเฉพาะ - นั่นหมายความว่า น้ำกำลังเดือด. อุณหภูมิที่ของเหลวถึงจุดเดือดขึ้นอยู่กับความดันที่พื้นผิวอิสระของของเหลวได้รับ ยิ่งความดันนี้สูง อุณหภูมิที่ต้องการก็จะยิ่งสูงขึ้น และในทางกลับกัน
น้ำนั้นเดือดที่ 100 องศาเซลเซียสเป็นข้อเท็จจริงที่รู้จักกันดี แต่ก็ควรพิจารณาว่าอุณหภูมินี้ใช้ได้เฉพาะภายใต้ความดันบรรยากาศปกติเท่านั้น (ประมาณ 101 กิโลปาสคาล) เมื่อความดันเพิ่มขึ้น อุณหภูมิที่ของเหลวถึงจุดเดือดก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในหม้ออัดแรงดัน อาหารจะถูกปรุงภายใต้แรงดันใกล้ 200 กิโลปาสคาล ซึ่งมีจุดเดือดของน้ำอยู่ที่ 120 องศา ในน้ำที่อุณหภูมินี้ การปรุงอาหารจะดำเนินได้เร็วกว่าอุณหภูมิเดือดปกติมาก จึงเป็นที่มาของชื่อกระทะ
ดังนั้นความดันที่ลดลงจึงทำให้จุดเดือดของน้ำลดลงด้วย ตัวอย่างเช่น ผู้อยู่อาศัยในพื้นที่ภูเขาซึ่งอาศัยอยู่ที่ระดับความสูง 3 กิโลเมตรสามารถต้มน้ำได้เร็วกว่าผู้ที่อาศัยอยู่ในที่ราบ น้ำเดือดทุกขั้นตอนจะเกิดขึ้นเร็วกว่า เนื่องจากต้องใช้อุณหภูมิเพียง 90 องศาที่ความดัน 70 กิโลปาสคาล แต่ชาวภูเขาไม่สามารถต้มไข่ไก่ได้ เช่น ไข่ไก่ เนื่องจากอุณหภูมิต่ำสุดที่ไข่ขาวจับตัวเป็นก้อนอยู่ที่ 100 องศาเซลเซียสพอดี
ถ้าถามว่าน้ำเดือดที่อุณหภูมิเท่าไร คุณน่าจะตอบว่าอุณหภูมิ 100 °C และคำตอบของคุณจะถูกต้อง แต่ค่านี้ถูกต้องที่ความดันบรรยากาศปกติเท่านั้น - 760 มม. ปรอท ศิลปะ. ในความเป็นจริง น้ำสามารถเดือดได้ทั้งที่อุณหภูมิ 80 °C และ 130 °C เพื่ออธิบายสาเหตุของความคลาดเคลื่อนดังกล่าว เราต้องค้นหาก่อนว่าจุดเดือดคืออะไร
การศึกษากลไกของปรากฏการณ์ทางกายภาพนี้จะช่วยให้คุณทราบว่าต้องต้มน้ำกี่องศา การต้มเป็นกระบวนการเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอและเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน:
- เมื่อของเหลวถูกให้ความร้อน ฟองอากาศที่มีอากาศและไอน้ำจะโผล่ออกมาจากรอยแตกขนาดเล็กที่ผนังของถัง
- ฟองอากาศขยายตัวเล็กน้อย แต่ของเหลวในภาชนะเย็นมากจนทำให้ไอระเหยในฟองอากาศ
- ฟองอากาศเริ่มแตกออกจนกว่าของเหลวจะร้อนพอที่ความหนาทั้งหมด
- หลังจากนั้นครู่หนึ่ง แรงดันของน้ำและไอน้ำในฟองจะเท่ากัน เมื่อถึงจุดนี้ ฟองอากาศแต่ละฟองสามารถลอยขึ้นสู่พื้นผิวและปล่อยไอน้ำออกมาได้
- ฟองสบู่เริ่มลอยขึ้นอย่างหนาแน่น และเสียงเดือดเริ่มด้วยเสียงที่มีลักษณะเฉพาะ ตั้งแต่ขั้นตอนนี้เป็นต้นไป อุณหภูมิในภาชนะจะไม่เปลี่ยนแปลง
- กระบวนการเดือดจะดำเนินต่อไปจนกว่าของเหลวทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซ
อุณหภูมิไอน้ำ
อุณหภูมิของไอน้ำเมื่อน้ำเดือดจะเท่ากับอุณหภูมิของน้ำนั่นเอง ค่านี้จะไม่เปลี่ยนแปลงจนกว่าของเหลวในภาชนะจะระเหยหมด ในระหว่างกระบวนการเดือดจะเกิดไอน้ำชื้น มันอิ่มตัวด้วยอนุภาคของเหลวที่กระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาตรของก๊าซ ถัดไป อนุภาคที่กระจายตัวอย่างมากของการควบแน่นของเหลว และไอน้ำอิ่มตัวจะเปลี่ยนเป็นไอน้ำแห้ง
นอกจากนี้ยังมีไอน้ำร้อนยวดยิ่งซึ่งร้อนกว่าน้ำเดือดมาก แต่สามารถรับได้โดยใช้อุปกรณ์พิเศษเท่านั้น
ผลกระทบของแรงกดดัน
เราพบแล้วว่าในการต้มของเหลวจำเป็นต้องปรับความดันของสารของเหลวและไอให้เท่ากัน เนื่องจากแรงดันน้ำคือผลรวมของความดันบรรยากาศและความดันของของเหลว คุณจึงเปลี่ยนเวลาเดือดได้สองวิธี:
- การเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศ
- การเปลี่ยนแปลงความดันในภาชนะนั้นเอง
เราสามารถสังเกตกรณีแรกได้ในพื้นที่ที่ตั้งอยู่ในระดับความสูงต่างๆ เหนือระดับน้ำทะเล ตามชายฝั่งจะมีจุดเดือดอยู่ที่ 100 °C แต่บนยอดเขาเอเวอเรสต์จะมีอุณหภูมิเพียง 68 °C นักวิจัยคำนวณว่าเมื่อปีนเขาทุกๆ 300 เมตร จุดเดือดของน้ำจะลดลง 1 °C
ค่าเหล่านี้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของน้ำและการมีอยู่ของสิ่งสกปรก (เกลือ, ไอออนของโลหะ, ก๊าซที่ละลายน้ำได้)
เพื่อให้ได้น้ำเดือดมักใช้กาน้ำชา จุดเดือดของน้ำในกาต้มน้ำก็ขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่อยู่อาศัยด้วย ผู้พักอาศัยในพื้นที่ภูเขาควรใช้หม้อนึ่งความดันและหม้ออัดความดัน ซึ่งช่วยให้น้ำเดือดร้อนขึ้นและเร่งกระบวนการปรุงอาหารให้เร็วขึ้น
ต้มน้ำเกลือ
ระดับที่น้ำเดือดจะกำหนดว่ามีสิ่งเจือปนอยู่ในนั้นหรือไม่ น้ำทะเลประกอบด้วยโซเดียมและคลอรีนไอออน ตั้งอยู่ระหว่างโมเลกุลของ H2O และดึงดูดพวกมัน กระบวนการนี้เรียกว่าการให้น้ำ
พันธะระหว่างน้ำกับไอออนของเกลือมีความแข็งแรงมากกว่าระหว่างโมเลกุลของน้ำมาก การต้มน้ำเกลือต้องใช้พลังงานมากขึ้นเพื่อที่พันธะเหล่านี้จะถูกทำลาย พลังงานนี้คืออุณหภูมิ
นอกจากนี้ของเหลวที่มีรสเค็มยังแตกต่างจากของเหลวสดตรงที่มีความเข้มข้นของโมเลกุล H2O ต่ำ ในกรณีนี้ เมื่อได้รับความร้อน พวกมันจะเริ่มเคลื่อนที่เร็วขึ้น แต่ไม่สามารถสร้างฟองไอที่มีขนาดใหญ่เพียงพอได้ เนื่องจากพวกมันจะชนกันน้อยลง แรงกดดันของฟองอากาศขนาดเล็กไม่เพียงพอที่จะพาพวกมันขึ้นสู่ผิวน้ำ
เพื่อให้น้ำและความดันบรรยากาศเท่ากัน คุณต้องเพิ่มอุณหภูมิ ดังนั้นน้ำเกลือจึงใช้เวลาต้มนานกว่าน้ำจืดมาก และจุดเดือดจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของเกลือ เป็นที่ทราบกันว่าเมื่อเติม NaCl 60 กรัมลงในของเหลว 1 ลิตร จุดเดือดจะเพิ่มขึ้น 10 °C
วิธีเปลี่ยนจุดเดือด
ในพื้นที่ภูเขาจะปรุงอาหารได้ยากและใช้เวลานานเกินไป สาเหตุก็คือน้ำเดือดไม่ร้อนพอ ที่ระดับความสูงที่สูงมาก แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะต้มไข่ ไม่ต้องพูดถึงการปรุงเนื้อสัตว์ซึ่งจำเป็นต้องได้รับความร้อนที่ดี
การเปลี่ยนอุณหภูมิที่ของเหลวเดือดเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้อยู่อาศัย ไม่เพียงแต่ในพื้นที่ภูเขาเท่านั้น
ในการฆ่าเชื้อผลิตภัณฑ์และอุปกรณ์แนะนำให้ใช้อุณหภูมิสูงกว่า 100 °C เนื่องจากจุลินทรีย์บางชนิดทนความร้อนได้
นี่เป็นข้อมูลสำคัญไม่เพียงแต่สำหรับแม่บ้านเท่านั้น แต่ยังสำหรับผู้เชี่ยวชาญที่ทำงานในห้องปฏิบัติการด้วย นอกจากนี้การเพิ่มจุดเดือดยังสามารถประหยัดเวลาในการปรุงอาหารซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในยุคของเราได้อย่างมาก
หากต้องการเพิ่มตัวเลขนี้ คุณต้องใช้ภาชนะที่ปิดสนิท หม้ออัดแรงดันเหมาะที่สุดสำหรับสิ่งนี้ โดยที่ฝาไม่อนุญาตให้ไอน้ำไหลผ่าน ส่งผลให้แรงดันภายในภาชนะเพิ่มขึ้น ในระหว่างที่ทำความร้อน ไอน้ำจะถูกปล่อยออกมา แต่เนื่องจากไม่สามารถออกไปข้างนอกได้ จึงควบแน่นที่ด้านในของฝา สิ่งนี้นำไปสู่แรงกดดันภายในเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในหม้อนึ่งความดันจะมีความดันอยู่ที่ 1–2 บรรยากาศ ดังนั้นของเหลวในหม้อนึ่งความดันจะเดือดที่อุณหภูมิ 120–130 °C
ยังไม่ทราบจุดเดือดสูงสุดของน้ำ เนื่องจากตัวบ่งชี้นี้สามารถเพิ่มขึ้นได้ตราบใดที่ความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้น เป็นที่ทราบกันว่าน้ำไม่สามารถเดือดในกังหันไอน้ำได้แม้ที่อุณหภูมิ 400 °C และความดันบรรยากาศหลายสิบระดับ ข้อมูลเดียวกันนี้ได้มาจากระดับความลึกของมหาสมุทร
น้ำเดือดที่ความดันลดลง: วิดีโอ
กระบวนการเดือดเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนสารของเหลวเป็นสถานะก๊าซ ความแตกต่างระหว่างการระเหยคือมันเกิดขึ้นร่วมกับตัวบ่งชี้บางอย่าง ซึ่งไม่เพียงแต่รวมถึงตัวบ่งชี้อุณหภูมิเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัวบ่งชี้ความดันด้วย ความเร็วในการเดือดนั้นสัมพันธ์กับโมเลกุลโดยสิ้นเชิง ซึ่งเมื่อถูกความร้อนจะเริ่มชนกันบ่อยขึ้น หากเราใช้สภาวะปกติจุดเดือดจะถือเป็นความร้อน 100 องศาเซลเซียส แต่จริงๆ แล้วนี่คือช่วงของค่าที่ขึ้นอยู่กับทั้งของเหลวเองตลอดจนความดันภายนอกและภายในน้ำ . สรุปช่วงนี้มีค่าตั้งแต่ 70 บนภูเขาที่สูงมากถึง 110 ถ้าอยู่ใกล้ระดับน้ำทะเลมากขึ้น
อุณหภูมิไอน้ำของน้ำเดือดในกาต้มน้ำ
ไอน้ำเป็นของเหลว มีเพียงสถานะเท่านั้นที่จะกลายเป็นก๊าซ เมื่อทำปฏิกิริยากับอากาศ ก็เหมือนกับสารก๊าซอื่น ๆ ที่สามารถออกแรงกดทับได้ ในระหว่างการระเหย อุณหภูมิของไอและของเหลวจะคงที่จนกระทั่งของเหลวระเหย สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิทั้งหมดถูกใช้ไปกับการก่อตัวของไอน้ำ สถานการณ์นี้ส่งเสริมการก่อตัวของไอน้ำอิ่มตัวแบบแห้ง
สิ่งสำคัญคือต้องรู้! เมื่อของเหลวเดือด ไอน้ำจะมีองศาเท่ากัน สามารถรับไอน้ำที่ร้อนกว่าของเหลวได้โดยใช้อุปกรณ์พิเศษเท่านั้น องศาที่ต้องใช้ในการต้มของเหลวธรรมดาคือ 100 องศาเซลเซียส
น้ำเกลือเดือดที่อุณหภูมิเท่าไร?
ต้มน้ำเกลือให้เดือด อาจต้องใช้อุณหภูมิที่สูงกว่าน้ำธรรมดาเท่านั้น น้ำเกลือประกอบด้วยชุดไอออนที่เติมเต็มช่องว่างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลน้ำ ด้วยเหตุนี้ ความชุ่มชื้นจึงเกิดขึ้นเมื่อไอออนของเกลือรวมตัวกับโมเลกุลของเหลว เนื่องจากหลังจากการให้ความชุ่มชื้น พันธะระหว่างโมเลกุลจะแข็งแกร่งขึ้นอย่างเห็นได้ชัด กระบวนการกลายเป็นไอจึงใช้เวลานานขึ้น
เนื่องจากความร้อน น้ำเกลือจึงสูญเสียโมเลกุลอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นการชนกันจึงเกิดขึ้นน้อยกว่ามาก ใช้เวลาต้มนานกว่าน้ำจืด อุณหภูมิที่คุณสามารถเปลี่ยนน้ำเกลือให้เป็นน้ำเดือดได้โดยเฉลี่ยจะสูงกว่าปกติถึง 10 องศาเซลเซียส
ระดับการเดือดของน้ำกลั่น
รูปแบบการกลั่นเป็นของเหลวบริสุทธิ์ที่แทบไม่มีสิ่งเจือปนเลย โดยปกติแล้ว มีไว้สำหรับการใช้งานด้านเทคนิค การแพทย์ และการวิจัย
ความสนใจ! ไม่แนะนำให้รับประทานและปรุงอาหารโดยเด็ดขาด
น้ำถูกสร้างขึ้นโดยใช้อุปกรณ์การกลั่นแบบพิเศษ โดยมีน้ำจืดระเหยและไอน้ำควบแน่น เมื่อสิ้นสุดการกลั่น สิ่งเจือปนจะยังคงอยู่นอกของเหลว
ชนิดกลั่นต้มในลักษณะเดียวกับน้ำจืดจากน้ำประปา - 100 องศาเซลเซียส มีความแตกต่างเล็กน้อยที่ของเหลวกลั่นจะเดือดเร็วขึ้น แต่ความแตกต่างนี้ค่อนข้างไม่มีนัยสำคัญ
แรงดันส่งผลต่อกระบวนการเดือดของน้ำอย่างไร?
ความดันสร้างความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญต่อการเดือดของของเหลว ในกรณีนี้ ความดันบรรยากาศและความดันภายในน้ำมีบทบาท ตัวอย่างเช่น หากคุณใส่น้ำบนไฟที่ระดับความสูง อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียสก็เพียงพอที่จะเดือด บนภูเขา การทำอาหารทำให้เกิดปัญหาบางประการ ซึ่งใช้เวลานานกว่านั้นเพราะน้ำเดือดจะไม่ร้อนพอ ตัวอย่างเช่น ความพยายามที่จะปรุงไข่ต้มจะจบลงด้วยความล้มเหลว ไม่ต้องพูดถึงเนื้อต้มซึ่งต้องใช้ความร้อนที่ดี
สำคัญ! คุณไม่ควรกินอะไรที่ไม่ผ่านความร้อนหรือสุกดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเป็นเรื่องของการเดินป่าและการท่องเที่ยวธรรมชาติอื่นๆ คุณต้องคาดการณ์ถึงความแตกต่างดังกล่าวล่วงหน้าและประกันตัวเองจากความประหลาดใจที่อาจเกิดขึ้น
เมื่ออยู่ใกล้ทะเลจุดเดือดจะอยู่ที่ 100 องศาเสมอ เมื่อคุณปีนภูเขา อุณหภูมิเดือดจะลดลง 1 องศาทุกๆ 300 เมตรที่คุณเดินทางขึ้นไป ดังนั้นผู้อยู่อาศัยที่มีบ้านตั้งอยู่ในพื้นที่สูงจึงแนะนำให้ใช้หม้อนึ่งความดันเพื่อต้มของเหลวเพื่อให้ร้อนขึ้น
ความสนใจ! พนักงานของสถาบันทางการแพทย์และห้องปฏิบัติการจะต้องทราบข้อมูลนี้
เป็นที่ทราบกันว่าในการฆ่าเชื้อผลิตภัณฑ์และอุปกรณ์ต่างๆ ต้องใช้อุณหภูมิ 100 องศาขึ้นไป มิฉะนั้นเครื่องมือและอุปกรณ์อื่น ๆ จะไม่ผ่านการฆ่าเชื้อซึ่งอาจนำไปสู่ภาวะแทรกซ้อนมากมายในเวลาต่อมา
เป็นที่ทราบกันดีว่ายังไม่มีการค้นพบระดับน้ำสูงสุด นี่เป็นผลมาจากความจริงที่ว่ามันสามารถเติบโตได้จนกว่าจะมีขีดจำกัดของความกดอากาศหรือการเติบโต กังหันไอน้ำให้ความร้อนกับน้ำได้สูงถึง 400 องศาในขณะที่น้ำไม่เดือดและรักษาความดันไว้ที่ 30-40 บรรยากาศ
การเดือดเป็นกระบวนการเปลี่ยนสถานะการรวมตัวของสาร เมื่อเราพูดถึงน้ำ เราหมายถึงการเปลี่ยนแปลงจากสถานะของเหลวเป็นสถานะไอ สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าการเดือดไม่ใช่การระเหย ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้แม้ที่อุณหภูมิห้อง ไม่ควรสับสนกับการต้มซึ่งเป็นกระบวนการให้น้ำร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด ตอนนี้เราเข้าใจแนวคิดแล้ว เราก็สามารถกำหนดได้ว่าน้ำจะเดือดที่อุณหภูมิเท่าใด
กระบวนการ
กระบวนการเปลี่ยนสถานะการรวมตัวจากของเหลวเป็นก๊าซนั้นซับซ้อน และถึงแม้ว่าคนจะไม่เห็นมัน แต่ก็มี 4 ระยะ:
- ในระยะแรก ฟองอากาศเล็กๆ จะเกิดขึ้นที่ด้านล่างของภาชนะที่ให้ความร้อน สามารถมองเห็นได้ที่ด้านข้างหรือบนผิวน้ำ เกิดขึ้นเนื่องจากการขยายตัวของฟองอากาศซึ่งมักจะปรากฏอยู่ในรอยแตกของภาชนะที่ทำให้น้ำร้อน
- ในระยะที่สอง ปริมาตรของฟองอากาศจะเพิ่มขึ้น พวกเขาทั้งหมดเริ่มพุ่งขึ้นสู่ผิวน้ำเนื่องจากภายในนั้นมีไอน้ำอิ่มตัวซึ่งเบากว่าน้ำ เมื่ออุณหภูมิความร้อนเพิ่มขึ้น ความดันของฟองอากาศจะเพิ่มขึ้น และฟองอากาศจะถูกผลักขึ้นสู่พื้นผิวด้วยแรงของอาร์คิมิดีสที่รู้จักกันดี ในกรณีนี้คุณสามารถได้ยินเสียงเดือดซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการขยายตัวและลดขนาดของฟองอย่างต่อเนื่อง
- ในขั้นตอนที่สาม ฟองอากาศจำนวนมากสามารถเห็นบนพื้นผิวได้ สิ่งนี้เริ่มแรกจะทำให้เกิดความขุ่นในน้ำ กระบวนการนี้เรียกกันทั่วไปว่า “การต้มสีขาว” และใช้เวลาไม่นาน
- ในขั้นตอนที่สี่ น้ำจะเดือดอย่างแรง ฟองสบู่ขนาดใหญ่จะปรากฏขึ้นบนพื้นผิว และอาจเกิดกระเด็นขึ้นมาได้ บ่อยครั้งที่การกระเด็นหมายความว่าของเหลวถึงอุณหภูมิสูงสุดแล้ว ไอน้ำจะเริ่มเล็ดลอดออกมาจากน้ำ
เป็นที่ทราบกันว่าน้ำเดือดที่อุณหภูมิ 100 องศาซึ่งเป็นไปได้เฉพาะในขั้นตอนที่สี่เท่านั้น
อุณหภูมิไอน้ำ
ไอน้ำเป็นหนึ่งในสถานะของน้ำ เมื่อมันเข้าสู่อากาศ มันก็เหมือนกับก๊าซอื่น ๆ ที่ออกแรงกดทับมัน ในระหว่างการกลายเป็นไอ อุณหภูมิของไอน้ำและน้ำจะยังคงที่จนกว่าของเหลวทั้งหมดจะเปลี่ยนสถานะการรวมตัว ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าในระหว่างการต้ม พลังงานทั้งหมดจะใช้ในการเปลี่ยนน้ำให้เป็นไอน้ำ
ที่จุดเริ่มต้นของการเดือดจะเกิดไอน้ำอิ่มตัวที่เปียกซึ่งจะแห้งหลังจากที่ของเหลวระเหยหมดแล้ว หากอุณหภูมิเริ่มเกินอุณหภูมิของน้ำ แสดงว่าไอน้ำนั้นร้อนเกินไปและลักษณะของมันจะใกล้เคียงกับก๊าซมากขึ้น
ต้มน้ำเกลือ
เป็นเรื่องน่าสนใจทีเดียวที่จะทราบว่าอุณหภูมิของน้ำที่มีปริมาณเกลือสูงเดือดอยู่ที่เท่าใด เป็นที่ทราบกันดีว่าควรจะสูงกว่านี้เนื่องจากมี Na+ และ Cl-ion ในองค์ประกอบ ซึ่งครอบครองพื้นที่ระหว่างโมเลกุลของน้ำ นี่คือวิธีที่องค์ประกอบทางเคมีของน้ำที่มีเกลือแตกต่างจากของเหลวสดธรรมดา
ความจริงก็คือในน้ำเกลือเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นซึ่งเป็นกระบวนการเติมโมเลกุลของน้ำลงในไอออนของเกลือ พันธะระหว่างโมเลกุลของน้ำจืดจะอ่อนกว่าพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างการให้น้ำ ดังนั้นของเหลวที่มีเกลือละลายจึงใช้เวลานานกว่าจะเดือด เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โมเลกุลในน้ำเค็มจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น แต่มีน้อยลง ทำให้การชนกันระหว่างโมเลกุลเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ส่งผลให้มีการผลิตไอน้ำน้อยลง และแรงดันไอน้ำจึงต่ำกว่าแรงดันไอน้ำของน้ำจืด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้พลังงาน (อุณหภูมิ) มากขึ้นเพื่อให้กลายเป็นไอโดยสมบูรณ์ โดยเฉลี่ยแล้วในการต้มน้ำหนึ่งลิตรที่มีเกลือ 60 กรัมจำเป็นต้องเพิ่มระดับการเดือดของน้ำ 10% (นั่นคือ 10 C)
การขึ้นอยู่กับแรงดันเดือด
เป็นที่ทราบกันว่าในภูเขาไม่ว่าองค์ประกอบทางเคมีของน้ำจะมีจุดเดือดต่ำกว่า สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความกดอากาศต่ำกว่าที่ระดับความสูง ความดันปกติมีค่าเท่ากับ 101.325 kPa โดยมีจุดเดือดของน้ำอยู่ที่ 100 องศาเซลเซียส แต่ถ้าคุณปีนภูเขาซึ่งมีความดันเฉลี่ย 40 kPa น้ำที่นั่นจะเดือดที่ 75.88 C แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าคุณจะต้องใช้เวลาเกือบครึ่งหนึ่งในการปรุงอาหารบนภูเขา การอบอาหารด้วยความร้อนต้องใช้อุณหภูมิในระดับหนึ่ง
เชื่อกันว่าที่ระดับความสูง 500 เมตรจากระดับน้ำทะเล น้ำจะเดือดที่ 98.3 C และที่ระดับความสูง 3,000 เมตร จุดเดือดจะอยู่ที่ 90 C
โปรดทราบว่ากฎหมายนี้ยังใช้ในทิศทางตรงกันข้ามด้วย หากคุณใส่ของเหลวในขวดปิดซึ่งไอน้ำไม่สามารถผ่านได้ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและไอน้ำก่อตัวขึ้น ความดันในขวดนี้จะเพิ่มขึ้น และการเดือดที่ความดันเพิ่มขึ้นจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น เช่น ที่ความดัน 490.3 kPa จุดเดือดของน้ำจะเป็น 151 C
น้ำกลั่นเดือด
น้ำกลั่นคือน้ำบริสุทธิ์ที่ไม่มีสิ่งเจือปนใดๆ มักใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์หรือทางเทคนิค เมื่อพิจารณาว่าน้ำดังกล่าวไม่มีสิ่งเจือปนจึงไม่ได้ใช้ปรุงอาหาร เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าน้ำกลั่นเดือดเร็วกว่าน้ำจืดธรรมดา แต่จุดเดือดยังคงเท่าเดิม - 100 องศา อย่างไรก็ตามความแตกต่างของเวลาในการเดือดจะน้อยมาก - เพียงเสี้ยววินาทีเท่านั้น
ในกาน้ำชา
ผู้คนมักสงสัยว่าน้ำในกาต้มน้ำมีอุณหภูมิเท่าใด เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ต้มของเหลว โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่าความดันบรรยากาศในอพาร์ทเมนต์เท่ากับมาตรฐานและน้ำที่ใช้ไม่มีเกลือและสิ่งสกปรกอื่น ๆ ที่ไม่ควรมีอยู่จากนั้นจุดเดือดก็จะเป็นมาตรฐาน - 100 องศา แต่ถ้าน้ำมีเกลือ จุดเดือดจะสูงขึ้นอย่างที่เรารู้อยู่แล้ว
บทสรุป
ตอนนี้คุณรู้แล้วว่าน้ำเดือดที่อุณหภูมิเท่าใด และความดันบรรยากาศและองค์ประกอบของของเหลวส่งผลต่อกระบวนการนี้อย่างไร ไม่มีอะไรซับซ้อนเกี่ยวกับเรื่องนี้ และเด็กๆ จะได้รับข้อมูลดังกล่าวที่โรงเรียน สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าเมื่อความดันลดลง จุดเดือดของของเหลวก็ลดลงเช่นกัน และเมื่อเพิ่มขึ้นก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน
บนอินเทอร์เน็ต คุณจะพบตารางต่างๆ มากมายที่ระบุถึงจุดเดือดของของเหลวต่อความดันบรรยากาศ มีไว้สำหรับทุกคนและเด็กนักเรียน นักเรียน และแม้แต่ครูในสถาบันก็ใช้งานอย่างแข็งขัน
- จะเกิดอะไรขึ้นหลังจากกำจัดความเสียหายออก: สัญญาณของการทำความสะอาดออร่า ในระหว่างการทำความสะอาดด้วยเวทย์มนตร์ คุณจะรู้สึกไม่สบาย
- ความเสียหายมาจากบุคคลอย่างไร: สัญญาณของการกำจัดความเสียหายการป้องกันหลังการกำจัด
- สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับงานศพ - วิธีหลีกเลี่ยงปัญหาหลังงานศพ
- คาถารักที่ทรงพลังที่สุดด้วยตัวคุณเอง