Obyčajná voda vrie pri 100 stupňoch – o opodstatnenosti tohto tvrdenia nepochybujeme a teplomer to ľahko potvrdí. Sú však ľudia, ktorí sa dokážu skepticky usmievať, pretože vedia - voda nie vždy a všade vrie presne na 100 stupňov.

Je to možné? Áno, je to možné, ale len za určitých podmienok.

Hneď je potrebné povedať, že voda môže vrieť pri teplotách pod aj nad +100 °C. Neprekvapí vás teda výraz „Voda vrela pri + 73 °C“ alebo „Voda začala vrieť pri +130 °C“ – obe tieto situácie sú nielen možné, ale aj pomerne ľahko realizovateľné.

Aby sme však pochopili, ako dosiahnuť práve opísané účinky, je potrebné pochopiť mechanizmus vriacej vody a akýchkoľvek iných tekutín.

Keď sa kvapalina zahreje, na dne a na stenách nádoby sa začnú vytvárať bubliny naplnené parou a vzduchom. Teplota okolitej vody je však príliš nízka, čo spôsobuje, že para v bublinách kondenzuje a stláča sa a pod tlakom vody tieto bubliny praskajú. Tento proces pokračuje až do celý objem kvapaliny nedosiahne bod varu- v tomto momente sa porovnáva tlak pary a vzduchu vo vnútri bublín s tlakom vody. Takéto bubliny sú už schopné stúpať na povrch kvapaliny a uvoľňovať paru do atmosféry - to je varenie. Počas varu sa teplota kvapaliny už nezvyšuje, pretože nastáva termodynamická rovnováha: koľko tepla sa spotrebuje na ohrev, rovnaké množstvo tepla sa odoberie parou z povrchu kvapaliny.

Kľúčovým bodom pri vriacej vode a akejkoľvek inej kvapaline je rovnosť tlaku pary v bublinách a tlaku vody v nádobe. Z tohto pravidla môžeme vyvodiť jednoduchý záver – kvapalina môže vrieť pri úplne iných teplotách, a to sa dá dosiahnuť zmenou tlaku kvapaliny. Ako viete, tlak v kvapalinách pozostáva z dvoch zložiek - vlastnej hmotnosti a tlaku vzduchu nad ňou. Ukazuje sa, že môžete znížiť alebo zvýšiť bod varu vody zmena atmosférického tlaku alebo tlak vo vnútri nádoby s ohriatou kvapalinou.

V skutočnosti sa to deje. Napríklad v horách nie je vriaca voda vôbec taká horúca ako na rovinách - v nadmorskej výške 3 km, kde tlak vzduchu klesne na 0,7 atmosféry, voda vrie už pri +89,5 stupňoch. A na Evereste (výška - 8,8 km, tlak - 0,3 atmosféry) voda vrie pri teplote tesne nad +68 stupňov. Áno, varenie pri takýchto teplotách je veľmi náročná úloha a nebyť špeciálnych prostriedkov, tak v takýchto nadmorských výškach by to bolo úplne nemožné.

Na zvýšenie bodu varu je potrebné zvýšiť atmosférický tlak alebo aspoň tesne uzavrieť nádobu s vodou. Tento efekt sa využíva pri tzv tlakové hrnce- tesne uzavreté veko neumožňuje únik pary, čo spôsobuje zvýšenie tlaku v nej, čím sa zvyšuje aj bod varu. Najmä pri tlaku 2 atmosféry voda vrie iba pri +120 stupňoch. A v parné turbíny, kde sa udržiava tlak desiatok atmosfér, voda nevrie ani pri +300-400 °C!

Existuje však aj iná možnosť ohrevu vody na vysoké teploty bez varu. Bolo zaznamenané, že tvorba prvých bublín začína na drsnosti nádoby, ako aj okolo viac či menej veľkých častíc znečisťujúcich látok prítomných v kvapaline. Preto, ak ohrievate absolútne čistú kvapalinu dokonale vyleštená nádoba, potom pri normálnom atmosférickom tlaku je možné dosiahnuť, aby táto kvapalina nevrela pri veľmi vysokých teplotách. Takzvaný prehriata kvapalina, vyznačujúca sa extrémnou nestabilitou – stačí minimálne zatlačenie alebo náraz zrnka prachu na to, aby kvapalina okamžite uvarila (a v podstate doslova explodovala) v celom svojom objeme naraz.

Pri troche námahy sa dá obyčajná voda zohriať na +130 °C a nebude vrieť. Na dosiahnutie vysokých teplôt je už potrebné použiť špeciálne zariadenie, ale limit sa vyskytuje pri +300 ° C - prehriata voda pri tejto teplote môže existovať zlomok sekundy, po ktorej nastane výbušné šumenie.

Je zaujímavé, že prehriata kvapalina sa dá získať aj iným spôsobom - zahriatím na relatívne nízke teploty(mierne pod +100 °C) a prudko znížte tlak v nádobe (napríklad piestom). V tomto prípade sa tiež vytvorí prehriata kvapalina, ktorá môže vrieť s minimálnou expozíciou. Táto metóda sa používa v bublinové komory, registrujúce nabité elementárne častice. Pri prelete cez prehriatu kvapalinu spôsobuje častica jej lokálny var, ktorý sa navonok prejavuje ako stopa (stopa, tenká čiara) mikroskopických bublín. V bublinkových komorách sa však nepoužíva voda, ale rôzne skvapalnené plyny.

Voda teda nie vždy vrie pri +100 °C – všetko závisí od tlaku vonkajšie prostredie alebo vo vnútri nádoby. Preto v horách bez špeciálne prostriedky Nie je možné dostať „normálnu“ vriacu vodu a v kotloch tepelných elektrární voda nevrie ani pri +300 °C.

Var je proces prechodu látky z kvapalného do plynného skupenstva (vyparovanie v kvapaline). Var nie je vyparovanie: líši sa v tom, čo sa môže stať len pri určitom tlaku a teplote.

Varenie – ohrev vody na bod varu.

Varenie vody je zložitý proces, ktorý prebieha v štyri etapy. Zvážte príklad vriacej vody v otvorenej sklenenej nádobe.

V prvej fáze Keď voda vrie, na dne nádoby sa objavia malé vzduchové bublinky, ktoré je možné vidieť aj na povrchu vody po stranách.

Tieto bubliny vznikajú v dôsledku expanzie malých vzduchových bublín, ktoré sa nachádzajú v malých trhlinách v nádobe.

V druhej fáze pozoruje sa nárast objemu bublín: na povrch sa ponáhľa stále viac a viac vzduchových bublín. Vo vnútri bublín je nasýtená para.

Keď teplota stúpa, tlak nasýtených bublín sa zvyšuje, čo spôsobuje ich zväčšenie. V dôsledku toho sa zvyšuje Archimedova sila pôsobiaca na bubliny.

Práve vďaka tejto sile majú bublinky tendenciu k hladine vody. Ak sa vrchná vrstva vody nestihla zahriať do 100 stupňov C(a toto je bod varu čistá voda bez nečistôt), bubliny klesajú do teplejších vrstiev, po ktorých sa opäť vrhajú späť na povrch.

Vzhľadom na to, že bubliny sa neustále zmenšujú a zväčšujú sa, vo vnútri nádoby sa objavujú bubliny. zvukové vlny, ktoré vytvárajú hluk charakteristický pre varenie.

V tretej etape stúpa na hladinu vody veľké množstvo bubliny, čo spočiatku spôsobí mierne zakalenie vody, ktoré potom „zbledne“. Tento proces netrvá dlho a nazýva sa „biele varenie“.

nakoniec vo štvrtej etape Po uvarení voda začne intenzívne vrieť, objavia sa veľké praskajúce bubliny a striekance (spravidla striekanie znamená, že voda silno zovrela).

Z vody sa začína vytvárať vodná para a voda vydáva špecifické zvuky.

Prečo steny „kvitnú“ a okná „plačú“? Veľmi často za to môžu stavbári, pretože nesprávne vypočítali rosný bod. Prečítajte si článok a zistite, aké dôležité je to fyzikálny jav, a ako sa stále môžete zbaviť nadmernej vlhkosti v dome?

Aké výhody môže priniesť roztopená voda tým, ktorí chcú schudnúť? Dozviete sa o tom; ukázalo sa, že môžete schudnúť bez veľkého úsilia!

Teplota pary, keď voda vrie ^

Para je plynné skupenstvo vody. Keď para vstupuje do vzduchu, vyvíja naň, podobne ako iné plyny, určitý tlak.

Počas procesu tvorby pary zostane teplota pary a vody konštantná, kým sa všetka voda neodparí. Tento jav sa vysvetľuje skutočnosťou, že všetka energia (teplota) smeruje k premene vody na paru.

V tomto prípade vzniká suchá nasýtená para. V takejto pare nie sú žiadne vysoko rozptýlené častice kvapalnej fázy. Aj para môže byť nasýtené mokré a prehriate.

Nasýtená para obsahujúca suspendované vysoko dispergované častice kvapalnej fázy, ktoré sú rovnomerne rozložené po celej hmote pary, sa nazýva vlhká nasýtená para.

Na začiatku vriacej vody vzniká práve taká para, ktorá sa následne zmení na suchú nasýtenú paru. Para, ktorej teplota je vyššia ako teplota vriacej vody, alebo skôr prehriatej pary, je možné získať iba pomocou špeciálneho zariadenia. V tomto prípade bude takáto para blízka svojim charakteristikám plynu.

Bod varu slanej vody^

Bod varu slanej vody presahuje bod varu sladkej vody . V dôsledku toho slaná voda vrie neskôr ako sladká voda. Slaná voda obsahuje ióny Na+ a Cl-, ktoré zaberajú určitú oblasť medzi molekulami vody.

V slanej vode sa molekuly vody viažu na ióny soli v procese nazývanom hydratácia. Väzba medzi molekulami vody je oveľa slabšia ako väzba vytvorená počas hydratácie.

Preto, keď sa molekuly čerstvej vody varia, dochádza k rýchlejšiemu odparovaniu.

Varenie vody s rozpustenou soľou bude vyžadovať viac energie, čo je v tomto prípade teplota.

So zvyšujúcou sa teplotou sa molekuly v slanej vode pohybujú rýchlejšie, ale je ich menej, čo spôsobuje, že sa menej často zrážajú. V dôsledku toho vzniká menej pary, ktorej tlak je nižší ako tlak sladkej vodnej pary.

Aby bol tlak v slanej vode vyšší ako atmosférický tlak a aby sa začal proces varu, je potrebná vyššia teplota. Pri pridaní 60 gramov soli do 1 litra vody sa bod varu zvýši o 10 C.

Rovnako dôležité je ho však správne zohriať – nedostatočne prevarená aj prevarená voda rovnako kazí chuť čaju.

Prevarená voda

Už ste niekedy utekali a zanechali všetko, čo ste robili, ku kanvici, len čo ste začuli zvuk, že voda v sekunde prekypí? Pozerajú sa na vás vaši nečajoví priatelia v tejto dobe ako na blázna? :)

Najprv je pre milovníkov čaju problém prevarenej vody veľmi akútny - rýchlovarné kanvice sa automaticky vypnú, keď sa voda dostatočne uvarí, a tomu sa nevenuje žiadna pozornosť osobitnú pozornosť. Je tiež ľahké zabudnúť na kanvicu na ohni, kým z výlevky nevyjde silný prúd pary veľkosti kopovitého oblaku.

Vo prevarenej vode zostáva málo kyslíka, takže čaj bude plochý a bez chuti. Z rovnakého dôvodu nie je možné znovu prevariť vodu – vždy len čerstvú.

Ako správne ohrievať vodu vám prezradíme nižšie.

Polovica prevarená voda

Nedostatočné horúca voda- druhý extrém a rovnaký problém ako prevarenie.
Ľudia si často zámerne vyberajú chladnejšiu vodu na varenie, aby sa vyhli horkosti a trpkosti v chuti. Viac studená voda, skutočne znižuje horkosť a trpkosť. Ale varením čaju z takejto vody nezískate všetko, čo vám môže dať (to platí vo väčšej miere pre „tmavé“ čaje).

Najlepší spôsob, ako kontrolovať trpkosť/horkosť, je upraviť čas varenia a množstvo varenia. Zníženie teploty často znižuje bohatosť chuti, čím sa stáva tenšou a ľahšou. Pre zelené čaje a slabo fermentované oolongy to všetko môže platiť, ale nie pre tmavé čaje a najmä shu puer. Len nevyužívate ich plný potenciál.

Zariadenia na ohrev vody

Chladiče

Ľudí, ktorí používajú chladiče, absolútne nič nepoteší. Problém chladičov je, že voda v nich nie je dostatočne horúca na varenie tmavých čajov. Ak máte radi červené čaje, pu-erhy a vysoko fermentované oolongy, potom jediným riešením môže byť kúpa rýchlovarnej kanvice.

Rýchlovarné kanvice s teplomerom

Tieto kanvice umožňujú ohrievať vodu na požadovanú teplotu. Majú snímače - 70C, 80C, 90C, 95C, 100C.
Bohužiaľ, 70-80-90C je neprevarená voda a nie je vhodná na čaj.

Ako správne zohriať vodu na čaj

Pamätajte, priatelia, na každý čaj musíte prevariť vodu. A až potom ochlaďte, ak je to potrebné: v priemere za 5 minút sa voda pri izbovej teplote ochladí na 80 ° C.

Po prvé, musíte variť, ak používate pramenitá voda, najmä ak si nie ste istí jeho bezpečnosťou.

Po druhé, varenie pomáha znižovať tvrdosť vody a znižovať obsah chlóru. Mnohé čaje, experimentálne varené s poloprevarenou vodou, zrazu získali rybiu chuť.

Kanvicu treba odstaviť z ohňa/vypnúť hneď, ako utíchne hluk vody v nej a na povrchu sa objavia prvé veľké vzduchové bubliny, stúpajúce zo spodnej časti kanvice – teda úplne, veľmi začiatok varu. Je veľmi dôležité nepremeškať tento moment.

V starých čajových textoch sa to nazýva „pozorovanie vriacej vody“.

Stupne varu vody

Opäť ich opísal Lu Yu vo svojom „Kánone čaju“:

1. „Krabie oko“ – na dne sa objavia malé vzduchové bublinky a vo vode sa objaví jemné praskanie.

2. „Rybie oko“ - bubliny sa zväčšujú, praskanie sa zvyšuje.

3. “Strings of pearls” – šnúry bublín začínajú stúpať od dna k hladine, voda robí hluk.

4. Vlákna zhustnú, voda začne vrieť – „zvuk vetra v boroviciach“. Na samom začiatku tejto fázy musí byť kanvica odstránená z ohňa.

Vriaca voda nad živým ohňom.

Voda vrie na ohni pomaly, takže všetky fázy varu možno ľahko sledovať. Na fotografii nie je všetko zobrazené, ale môžete sledovať postupnosť. Použitá bola sklenená žiaruvzdorná kanvica a plynový táborový horák.

Varenie vody v rýchlovarnej kanvici

Trochu ťažšie je sledovať vodu v rýchlovarných kanvičkách. Po prvé, mnohé čajníky sú nepriehľadné. Po druhé, voda v nich rýchlo vrie a automaticky sa vypne až po silnom vare.

Nafotili sme hlavné fázy vriacej vody v kanvici:

V čom by ste mali variť vodu?

Ako vidíte, v oboch prípadoch používame sklo. Je chemicky inertný a umožňuje vám pozorovať vodu.

Iné materiály:

Plastové(elektrické kanvice) - najnevhodnejšia možnosť. Plast nie je chemicky inertný. Okrem toho by ste sa mali vyhýbať rýchlovarným kanvicám, ktoré zabraňujú tvorbe vodného kameňa – výhrevné teleso zostane čisté a lesklé, no voda ostane tvrdá, do tela sa dostáva vápnik a môže spôsobiť tvorbu obličkových kameňov.

Železo(kovové kanvice na ohrev nad ohňom). Nie je zvlášť vhodný na vriacu vodu. Kov sa nejakým spôsobom dostáva do kontaktu s vodou a mení svoju chuť. Preto je lepšie sa nezbavovať vodného kameňa na stenách kovových kanvíc alebo používať smaltovaný riad.

Šamotová hlina- najkanonickejšia (na základe starých pojednaní o čaji) možnosť prevarenia vody. Ale aj najvzácnejšie v mestskom byte. Hlina prepúšťa kyslík, obohacuje vodu a dlhodobo udržuje teplo. A hoci cez hlinené steny nevidíte fázy varu vody, podľa zvukov, ktoré takáto kanvica vydáva, ľahko určíte, v akom štádiu varu sa voda nachádza.

Na prípravu rôznych chutné jedlá, voda je často potrebná a ak sa zohreje, skôr či neskôr uvarí. Každý vzdelaný človek zároveň vie, že voda začína vrieť pri teplote sto stupňov Celzia a ďalším zahrievaním sa jej teplota nemení. Práve táto vlastnosť vody sa využíva pri varení. Nie každý však vie, že nie vždy to tak je. Voda môže vrieť pri rozdielne teploty v závislosti od podmienok, v ktorých sa nachádza. Pokúsme sa zistiť, od čoho závisí bod varu vody a ako by sa mala používať.

Pri zahrievaní sa teplota vody blíži k bodu varu a v celom objeme sa vytvárajú početné bubliny, vo vnútri ktorých je vodná para. Hustota pary je menšia ako hustota vody, takže Archimedova sila pôsobiaca na bubliny ich zdvihne na povrch. Súčasne sa objem bublín buď zvyšuje alebo znižuje, takže vriaca voda vydáva charakteristické zvuky. Bublinky s vodnou parou sa dostanú na povrch a prasknú, preto vriaca voda intenzívne bublá a uvoľňuje vodnú paru.

Teplota varu výslovne závisí od tlaku vyvíjaného na povrch vody, čo sa vysvetľuje závislosťou tlaku nasýtenej pary v bublinách od teploty. V tomto prípade sa množstvo pary vo vnútri bublín a zároveň ich objem zväčšuje, až tlak nasýtenej pary prevýši tlak vody. Tento tlak je kombináciou hydrostatického tlaku vody spôsobeného gravitačnou príťažlivosťou k Zemi a vonkajšieho atmosférického tlaku. Preto sa bod varu vody zvyšuje so zvyšujúcim sa atmosférickým tlakom a znižuje sa, keď sa znižuje. Iba v prípade normálneho atmosférického tlaku 760 mmHg. (1 atm.) voda vrie pri 100 0 C. Graf závislosti teploty varu vody od atmosférického tlaku je uvedený nižšie:

Z grafu je vidieť, že ak zvýšime Atmosférický tlak do 1,45 atm, potom bude voda vrieť už pri 110 0 C. Pri tlaku vzduchu 2,0 atm. voda bude vrieť pri 120 0 C atď. Zvýšenie bodu varu vody možno využiť na urýchlenie a zlepšenie procesu prípravy teplých pokrmov. Na tento účel boli vynájdené tlakové hrnce – hrnce so špeciálnou hermeticky uzavretou pokrievkou, vybavené špeciálnymi ventilmi na reguláciu teploty varu. Kvôli tesnosti sa tlak v nich zvyšuje na 2-3 atm, čo zaisťuje bod varu vody 120-130 0 C. Treba však pamätať na to, že používanie tlakových hrncov je plné nebezpečenstva: para vychádzajúca z nich má vysoký tlak a vysoká teplota. Preto musíte byť čo najopatrnejší, aby ste sa nepopálili.

Opačný efekt sa pozoruje, ak sa atmosférický tlak zníži. V tomto prípade klesá aj bod varu, čo sa deje so zvyšujúcou sa nadmorskou výškou:

V priemere s nárastom o 300 m klesá bod varu vody o 1 0 C a dostatočne vysoko v horách klesá na 80 0 C, čo môže viesť k určitým ťažkostiam pri varení.

Ak tlak ďalej znížime napríklad odčerpaním vzduchu z nádoby s vodou, tak pri tlaku vzduchu 0,03 atm. voda už vrie pri izbovej teplote, čo je dosť nezvyčajné, pretože zvyčajná teplota varu vody je 100 0 C.

Každý vie, že bod varu vody pri normálnom atmosférickom tlaku (asi 760 mm Hg) je 100 °C. Nie každý však vie, že voda môže vrieť pri rôznych teplotách. Bod varu závisí od mnohých faktorov. Pri splnení určitých podmienok môže voda vrieť pri +70 °C, pri +130 °C a dokonca aj pri 300 °C! Pozrime sa na dôvody podrobnejšie.

Čo určuje bod varu vody?

K varu vody v nádobe dochádza podľa určitého mechanizmu. Keď sa kvapalina zahrieva, na stenách nádoby, do ktorej sa naleje, sa objavia vzduchové bubliny. Vo vnútri každej bubliny je para. Teplota pary v bublinách je spočiatku oveľa vyššia ako ohriata voda. Ale jeho tlak počas tohto obdobia je vyšší ako vo vnútri bublín. Kým sa voda nezohreje, para v bublinkách sa stlačí. Potom pod vplyvom vonkajšieho tlaku bubliny prasknú. Proces pokračuje, kým sa teploty kvapaliny a pary v bublinách nezrovnajú. Teraz môžu parné gule vystúpiť na povrch. Voda začne vrieť. Potom sa proces zahrievania zastaví, pretože prebytočné teplo je odvádzané parou do atmosféry. Toto je termodynamická rovnováha. Spomeňme si na fyziku: tlak vody pozostáva z hmotnosti samotnej kvapaliny a tlaku vzduchu nad nádobou s vodou. Zmenou jedného z dvoch parametrov (tlak kvapaliny v nádobe a atmosférický tlak) teda môžete zmeniť bod varu.

Aký je bod varu vody v horách?

V horách bod varu kvapaliny postupne klesá. Je to spôsobené tým, že pri výstupe na horu sa atmosférický tlak postupne znižuje. Aby voda zovrela, tlak v bublinách, ktoré sa objavia počas procesu ohrevu, sa musí rovnať atmosférickému tlaku. Preto s každým zvýšením nadmorskej výšky v horách o 300 m klesá bod varu vody približne o jeden stupeň. Tento typ vriacej vody nie je taký horúci ako vriaca kvapalina na rovnom teréne. Zapnuté vysoká nadmorská výška Uvariť čaj je ťažké a niekedy nemožné. Závislosť vriacej vody od tlaku vyzerá takto:

A čo v iných podmienkach?

Aký je bod varu vody vo vákuu? Vákuum je riedke prostredie, v ktorom je tlak výrazne nižší ako atmosférický tlak. Od zvyškového tlaku závisí aj bod varu vody v riedkom prostredí. Pri vákuovom tlaku 0,001 atm. kvapalina bude vrieť pri 6,7 °C. Typicky je zvyškový tlak asi 0,004 atm, takže pri tomto tlaku voda vrie pri 30 °C. So zvyšujúcim sa tlakom v riedkom prostredí sa zvýši bod varu kvapaliny.

Prečo voda v uzavretej nádobe vrie pri vyššej teplote?

V hermeticky uzavretej nádobe súvisí bod varu kvapaliny s tlakom vo vnútri nádoby. Počas procesu ohrevu sa uvoľňuje para, ktorá sa ako kondenzát usadzuje na veku a stenách nádoby. V dôsledku toho sa tlak vo vnútri nádoby zvyšuje. Napríklad v tlakovom hrnci dosahuje tlak 1,04 atm, takže tekutina v ňom vrie pri 120 °C. Typicky sa v takýchto nádobách dá regulovať tlak pomocou zabudovaných ventilov, a teda aj teplota.