Из школьного курса физики известно несколько агрегатных состояний воды, среди которых можно выделить жидкое и газообразное. Для повседневной жизни наибольший интерес представляет разделяющая их граница, называемая точкой кипения.
В быту пользуются известной истиной – соленые воды закипают заметно быстрее, чем пресные.
Суть кипения
Под кипением понимают особое состояние жидкости, нагретой до 100 °С. Оно сопровождается обильным парообразованием и хорошо знакомо любому человеку. Немногие знают, какова температура кипения соленой воды, при условии, что параметры окружающей среды (давление, в частности) остаются теми же.
Нужно оценить этот процесс с точки зрения химии, согласно которой любая жидкость состоит из слабовзаимодействующих и подвижных молекул. При более внимательном изучении обнаруживаются следующие закономерности:
- закипание воды сопровождается разложением молекул H2O и выделением свободного кислорода,
- достаточно жесткая вода, по сравнению с пресной жидкостью, содержит в своём составе намного большее количество различных химических примесей (в основном это соли),
- в процессе кипячения они приводят к образованию на стенках емкости особого налета, называемого накипью.
Подсоленная жидкость закипает быстрее обычной. Объясняется тем, что температура ее кипения несколько ниже того же показателя для опресненных жидкостей.
Интересно! Практическим путем установлено, что в кипяченой воде уничтожаются все опасные микробы и болезнетворные бактерии.
Кипячение требуется не только для устранения опасных микроорганизмов, оно необходимо для приготовления пищи. Ее принято употреблять соленой, поэтому совмещается полезное с приятным. Хотя соль – не главный фактор, от которого зависит скорость закипания.
Факторы, влияющие на процесс
Основной фактор, оказывающий влияние на скорость кипячения воды (быстрее или медленнее), – давление воздуха, величина которого определяется состоянием окружающей среды. В обычных условиях вода начинает кипеть примерно при 100 °С.
Известно много примеров, когда точка кипения смещается, о чем прекрасно осведомлены жители высокогорных районов. На высотах порядка 3–4 тысяч метров (на Эльбрусе, в частности), где воздух разряжен до 0,5 атмосфер, она перемещается в область 82–86 °С, что зачастую приводит к сложностям в приготовлении жидкой пищи и чая. При спуске с гор этот показатель начинает повышаться и достигает своего нормального значения на равнинной местности. Это хорошо прослеживается, если поместить показания в таблицу.
Температура кипения обычной воды на различной высоте:
| Высота в метрах над уровнем моря | Температура закипания воды (°С) |
|---|---|
| 0 | 100,0 |
| 1000 | 96,7 |
| 2000 | 93,3 |
| 3000 | 90,0 |
| 4000 | 86,7 |
| 5000 | 83,8 |
| 6000 | 80,0 |
Основным физическим параметром, определяющим значение порога кипения в конкретных условиях, является давление окружающего воздуха. Если провести эксперимент с подогреваемой жидкостью, помещенной вместе с сосудом под колбу, в которую постепенно накачивается воздух, обнаруживается интересная закономерность. Сравнение показателей закипания указывает на то, что при повышении давления они смещаются в сторону возрастания.
Интересно! установлено, что при поднятии давления на 25 миллиметров ртутного столба критическая (пороговая) температура увеличивается на один градус.
Заданному показателю давления атмосферы всегда соответствует определенное значение точки закипания.
Влияние соли
Химический анализ воды показывает, что присутствующие в ней соли приводят к образованию подвижных ионов Na+ и Cl-, равномерно распределенных в общей водной массе. При повышении температуры в смеси начинается процесс гидратации, при котором молекулы воды все время объединяются с ионами.
Возникающие при этом химические связи намного сильнее межмолекулярных сцеплений, вследствие чего для их разрыва потребуется большая по величине энергия. Вот почему при кипячении слегка соленой воды парообразование происходит заметно медленнее. С точки зрения термодинамики находящиеся в ней молекулы с повышением температуры начинают перемещаться быстрее. При этом их общее количество в единице объема сокращается, а число столкновений – резко уменьшается.
Именно этим эффектом объясняется сокращение количества пара в соленой воде, что происходит из-за снижения внутреннего давления. А для того чтобы данный показатель превысил атмосферную норму – при ее кипячении температуру придется повышать на несколько градусов.
Большинство опытных хозяек при приготовлении горячих и жидких блюд стараются круче посолить воду в самом начале процесса кипячения. Они рассчитывают на то, что в этом случае удастся быстрее приготовить пищу. Такие действия можно считать вполне обоснованными, если только избыток соли не повредит качеству приготавливаемого блюда.
Гораздо важнее не наличие в жидкости соли, а температура, которую обеспечивает нагревательный элемент чайника или кухонной плиты. Соль, как и незначительное отклонение от стандартного атмосферного давления, увеличивает процесс закипания лишь на секунды.
(Пока оценок нет)
Загрузка...
