Откуда в кипящей воде берутся пузырьки
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Для того, чтобы ответить на данный вопрос, следует в первую очередь вспомнить о том, что же такое процесс кипения. Кипение – это процесс активного образования пара, который происходит на поверхности и внутри жидкости при соблюдении ряда условий, касающихся температуры и давления последней. У всех веществ своя собственная температура кипения.
Как уже было отмечено, пар — это газ, который образуется во время кипения внутри жидкости. Особенно хорошо это видно на примере больших емкостей. Дело в том, что такие буквально полностью усеяны микроскопическими трещинами, впадинами и прочими дефектами. Все эти места становятся при нагреве жидкости центрами образования пара, так как именно в них скапливаются стремящиеся вверх пузырьки.
Во время нагрева образующийся газ постепенно скапливается под массой воды в этих самых центрах. Постепенно его объем растет, собираясь из растворенного в конкретной жидкости воздуха. Когда пузырьки становятся достаточно большими и легкими, они отрываются от поверхности емкости и устремляются вверх, стремясь преодолеть жидкость.
В продолжение темы стоит почитать про то, как отмыть загрязнённый противень для жарки , на который хотелось махнуть рукой.
Что такое пузыри в кипящей воде? — 2022
Пузыри образуются при кипячении воды. Задумывались ли вы, что внутри них? Формируются ли пузырьки в других кипящих жидкостях? Вот посмотрите на химический состав пузырьков, отличаются ли пузырьки кипящей воды от тех, которые образуются в других жидкостях, и как кипятить воду без образования каких-либо пузырьков вообще.
Быстрые факты: пузыри кипящей воды
- Первоначально пузырьки в кипящей воде представляют собой пузырьки воздуха.
- Пузырьки в воде, доведенные до кипения, состоят из водяного пара.
- Если вы кипятите воду, пузырьки могут не образовываться. Это может привести к взрывному кипению!
- Пузыри образуются и в других жидкостях. Первые пузырьки состоят из воздуха, за которым следует паровая фаза растворителя.
Что внутри пузырьков кипящей воды?
Когда вы впервые начинаете кипятить воду, пузырьки, которые вы видите, в основном пузырьки воздуха. Технически, это пузырьки, образованные из растворенных газов, которые выходят из раствора, поэтому, если вода находится в другой атмосфере, пузырьки будут состоять из этих газов. При нормальных условиях первые пузырьки — это в основном азот с кислородом и немного аргона и углекислого газа.
Когда вы продолжаете нагревать воду, молекулы приобретают достаточно энергии для перехода из жидкой фазы в газовую фазу. Эти пузырьки являются водяным паром. Когда вы видите воду при «кипящем кипении», пузырьки являются полностью водяным паром. На местах зарождения начинают образовываться пузырьки водяного пара, которые часто представляют собой крошечные пузырьки воздуха, поэтому, когда вода начинает кипеть, пузырьки состоят из смеси воздуха и водяного пара.
Как пузырьки воздуха, так и пузырьки водяного пара расширяются, поскольку они поднимаются, потому что на них оказывается меньше давления. Вы можете увидеть этот эффект более четко, если вы будете пускать пузыри под водой в бассейне. Пузырьки становятся намного больше к тому времени, когда они достигают поверхности. Пузырьки водяного пара начинают увеличиваться по мере повышения температуры, поскольку в газ превращается больше жидкости. Кажется, что пузырьки исходят от источника тепла.
В то время как пузырьки воздуха поднимаются и расширяются, иногда пузырьки пара сжимаются и исчезают, когда вода переходит из состояния газа обратно в жидкую форму. Два места, где вы можете увидеть пузырьки, находятся на дне кастрюли непосредственно перед тем, как вода закипит, и на верхней поверхности. На верхней поверхности пузырь может разбиться и выпустить пар в воздух, или, если температура достаточно низкая, пузырь может сжаться. Температура на поверхности кипящей воды может быть ниже температуры нижней жидкости из-за энергии, которая поглощается молекулами воды при смене фаз.
Если вы дадите кипяченой воде остыть и сразу же кипятите ее, вы не увидите пузырьков растворенного воздуха, потому что вода не успела растворить газ. Это может представлять угрозу безопасности, потому что пузырьки воздуха разрушают поверхность воды в достаточной степени, чтобы предотвратить ее взрывное кипение (перегрев). Вы можете наблюдать это с водой в микроволновке. Если вы кипятите воду достаточно долго для выхода газов, дайте воде остыть, а затем сразу же кипятите ее, поверхностное натяжение воды может предотвратить кипение жидкости, даже если ее температура достаточно высока. Тогда столкновение с контейнером может привести к внезапному сильному кипению!
Люди часто думают, что пузыри сделаны из водорода и кислорода. Когда вода кипит, она меняет фазу, но химические связи между атомами водорода и кислорода не нарушаются. Единственный кислород в некоторых пузырьках поступает из растворенного воздуха. Там нет никакого газообразного водорода.
Состав пузырьков в других кипящих жидкостях
Если вы кипятите другие жидкости, кроме воды, происходит тот же эффект. Начальные пузырьки будут состоять из любых растворенных газов. По мере приближения температуры к точке кипения жидкости пузырьки станут паровой фазой вещества.
Кипение без пузырей
В то время как вы можете вскипятить воду без пузырьков воздуха, просто кипятив ее, вы не сможете достичь точки кипения, не получив пузырьков пара. Это верно для других жидкостей, в том числе расплавленных металлов. Однако ученые обнаружили способ предотвращения образования пузырьков. Метод основан на эффекте Лейденфроста, который можно увидеть, разбрызгивая капельки воды на горячей сковороде. Если поверхность воды покрыта высокогидрофобным (водоотталкивающим) материалом, образуется паровая подушка, которая предотвращает образование пузырьков или взрывное кипение. Техника не имеет большого применения на кухне, но она может быть применена к другим материалам, потенциально уменьшая поверхностное сопротивление или управляя процессами нагрева и охлаждения металла.
Как сделать замороженные пузыри на сухом льду
Давайте сделаем замороженные пузырьки, используя сухой лед и пузырьковую палочку. Вы можете подобрать замороженные пузырьки, чтобы внимательно изучить их.
Стоит ли пускать мыльные пузыри при плавании?
Некоторые пловцы пускают мыльные пузыри, а другие нет. Вот несколько советов о том, как дышать во время плавания, которые могут помочь вам во время следующей тренировки.
Как сделать пузыри, которые не поп
Если вы устали от пузырьков, которые появляются, как только вы их дуете, попробуйте этот рецепт для неразрушимых пузырьков.
Температура кипения воды: этапы закипания жидкости
Кипение — это быстрое испарение жидкости, происходящее, когда жидкость нагревается до определенной температурной точки. При температуре кипения давление паров жидкости равно давлению, оказываемому на жидкость окружающей атмосферой. Чем выше давление, тем выше температура кипения.
Кипячение воды используется как способ ее обеззараживания. Чувствительность различных микроорганизмов к теплу изменяется, но если вода удерживается при 70° C (158° F) в течение десяти минут, многие организмы погибают, но некоторые из них более устойчивы к теплу и требуют одной минуты при температуре кипения воды.
Также кипячение применяется для приготовлении пищи. Продукты, пригодные для варки, включают в себя:
- овощи;
- крахмалистые продукты, такие как рис;
- макаронные изделия;
- яйца;
- мясо и т. д.
Температура закипания воды
Существует два основных типа кипения воды: первоначальное, когда образуются небольшие пузырьки пара в отдельных точках, и критический тепловой поток, где кипящая поверхность нагревается выше некоторой критической температуры, и на поверхности образуется пленка пара. Переходное кипение является промежуточной, неустойчивой формой с элементами обоих типов.
Температура кипящей воды обычно считается равной 100° C или 212° F при давлении 1 атмосферы (уровень моря). Однако, это значение не является константой. Многое зависит от атмосферного давления, которое изменяется в зависимости от высоты. Также на точку вскипания влияют такой фактор, как изменение состава воды.
Например, в городе Денвере, штат Колорадо, США, который находится на высоте около одной мили над уровнем моря, вода кипит приблизительно при 95° C или 203° F. Аналогичным образом, увеличение давления, как в скороварке, повышает температуру содержимого выше точки вскипания под открытым небом.
Добавление водорастворимого вещества, такого как соль или сахар также увеличивает градус закипания. При приемлемых концентрациях эффект очень мал и отличие трудно заметить. Однако, добавив достаточное количество соли или сахара, можно заметить повышение температуры кипячения. Из-за изменений в составе и давлении точка кипения почти никогда не составляет точно 100° C.
Стадии кипячения воды
Выделяется три стадии:
- Первоначальное кипение. Кинетирование жидкости характеризуется ростом количества пузырьков на нагретой поверхности, поднимающихся из дискретных точек, температура которых лишь немного выше жидкостной. Неправильная поверхность емкости может создавать дополнительные места зарождения пузырьков, в то время как исключительно гладкая поверхность, такая как пластик, поддается перегреву. В этих условиях нагретая вода может показывать задержку кипения и температура несколько превышает температуру кипения без образования пузырьков.
- Критический тепловой поток. Когда температура поднимается выше критической, на поверхности образуется пар. Поскольку эта паровая пленка гораздо менее способна переносить тепло от поверхности, температура быстро возрастает, жидкость переходит в режим кипения. Точка, в которой это происходит, зависит от характеристик кипящей воды и рассматриваемой поверхности нагрева.
- Переходное состояние. Переходное состояние можно определить как нестабильное кипение, которое происходит на поверхности. Образование пузырьков в нагретой воде представляет собой сложный физический процесс, который часто включает кавитационные и акустические эффекты, такие как шипение широкого спектра, слышимое в чайнике или другой емкости, еще не нагретой до того момента, когда появятся пузырьки.
Если поверхностное нагревание жидкости значительно сильнее, чем внутри нее, тогда тонкий слой пара, который имеет низкую теплопроводность, изолирует поверхность. Это состояние паровой пленки, изолирующей поверхность от жидкости, характеризует кипение пленки.
Использование кипячения как метода
Как метод дезинфекции воды, кипячение ее при 100° C (212° F), является самым старым и наиболее эффективным способом, поскольку оно не влияет на вкус, эффективно, несмотря на наличие загрязнений или частиц, присутствующих в нем, и представляет собой одноступенчатый процесс, который устраняет большинство микробов. Рекомендуется только в качестве метода экстренной помощи или для получения питьевой воды в пустыне или в сельской местности, поскольку кипячение не может удалить химические токсины или примеси.
Кипячение также часто используется для удаления излишней соли из определенных продуктов, таких как бекон.
Контраст с испарением
При любой заданной температуре все молекулы в жидкости не имеют одинаковой кинетической энергии. Некоторые частицы на поверхности жидкости могут иметь достаточную энергию для выхода из межмолекулярных связей и стать газом. Это называется испарением.
Испарение происходит только на поверхности, а кипячение происходит по всей жидкости. Когда жидкость достигает своей точки кипения, в ней образуются пузырьки газа, которые поднимаются на поверхность и вырываются из нее в воздушное пространство.