Обычная вода закипает при 100 градусах - в справедливости этого утверждения мы не сомневаемся, а градусник легко это подтвер­ждает. Однако есть люди, которые могут скептически улыбнуть­ся, так как знают - вода не всегда и не везде кипит ровно при 100 градусах .

А разве такое возможно? Да, возможно, но только при определенных условиях.

Сразу нужно сказать, что вода может закипать при темпера­турах как ниже, так и выше +100 °С. Так что не стоит удивляться выражению «Вода вскипела при + 73 °С» или «Кипение воды на­чалось при +130 °С» - обе эти ситуации не просто возможны, но и относительно легко осуществимы.

Но, чтобы понять, как достичь только что описанных эффек­тов, необходимо разобраться в механизме кипения воды и любых других жидкостей.

При нагреве жидкости у дна и на стенках со­суда начинают образовываться пузырьки, наполненные паром и воздухом. Однако температура окружающей воды слишком мала, отчего пар в пузырьках конденсируется и сжимается, а под давлением воды эти пузырьки лопаются. Данный процесс происходит до тех пор, пока весь объем жидкости не прогреется до температуры кипения - в этот момент давление пара и воздуха внутри пузырей сравнивается с давлением воды. Такие пузырьки уже способны подняться к поверхности жидкости, выпустив там пар в атмосферу - это и есть кипение. Во время кипения темпера­тура жидкости больше не поднимается, так как наступает термо­динамическое равновесие: сколько тепла потрачено на нагрев, столько же тепла и отводится паром с поверхности жидкости.

Ключевой момент в закипании воды и любой другой жидко­сти - равенство давления пара в пузырях и давления воды в со­суде. Из этого правила можно сделать простой вывод - жидкость может закипать при совершенно разных температурах, а добить­ся этого можно изменением давления жидкости. Как известно, давление в жидкостях складывается из двух составляющих - ее собственного веса и давления воздуха над ней. Получается, что снизить или повысить температуру кипения воды можно изме­нением атмосферного давления либо давления внутри сосуда с подогреваемой жидкостью.

В действительности так и происходит. Например, в горах кипяток вовсе не так горяч, как на равнинах, - на высоте 3 км, где давление воздуха падает до 0,7 атмосферы, вода закипает уже при +89,5 градусов. А на Эвересте (высота - 8,8 км, давление - 0,3 атмосферы) вода закипает при температуре чуть больше +68 градусов. Да, приготовление пищи при таких температурах - дело весьма трудное, и если бы не специальные средства, то на таких высотах это было бы и вовсе невозможно.

Чтобы повысить температуру кипения, необходимо поднять давление атмосферы или хотя бы плотно закрыть сосуд с водой. Этот эффект используется в так называемых скороварках - плотно закрытая крышка не дает выходить пару, из-за чего давле­ние в ней повышается, а значит, растет и температура кипения. В частности, при давлении в 2 атмосферы вода закипает только при +120 градусах. А в паровых турбинах, где поддерживается давле­ние в десятки атмосфер, вода не закипает и при +300-400 °С!

Однако существует еще одна возможность нагрева воды до больших температур без кипения. Замечено, что образова­ние первых пузырьков начинается на шероховатостях сосуда, а также вокруг более или менее крупных частиц присутствую­щих в жидкости загрязнителей. Поэтому если нагревать абсо­лютно чистую жидкость в идеально отполированном сосуде , то при нормальном атмосферном давлении можно заставить эту жидкость не вскипать при очень высоких температурах. Образуется так называемая перегретая жидкость , отличающаяся крайней нестабильностью - достаточно минимального толчка или попадания пылинки, чтобы жидкость мгновенно вскипела (а на деле - буквально взорвалась) сразу во всем объеме.

Обычную воду при некоторых усилиях можно нагреть до +130 °С и она не вскипит. Для получения больших температур уже необходимо применение особого оборудования, но предел наступает при +300 °С - перегретая вода при такой темпера­туре может существовать доли секунды, после чего происходит взрывоподобное вскипание .

Интересно, что перегретую жидкость можно получить и иным способом - подогреть ее до относительно низких температур (чуть ниже +100 °С) и резко понизить давление в сосуде (на­пример, поршнем). В этом случае также образуется перегретая жидкость, способная вскипеть при минимальном воздействии. Данный метод используется в пузырьковых камерах , регистри­рующих заряженные элементарные частицы. При пролете сквозь перегретую жидкость частица вызывает ее локальное вскипа­ние, а внешне это отображается как возникновение трека (сле­да, тонкой черточки) из микроскопических пузырьков. Однако в пузырьковых камерах применяется отнюдь не вода, а различ­ные сжиженные газы.

Итак, вода далеко не всегда закипает при +100 °С - все зависит от давления внешней среды или внутри сосуда. Поэтому в горах без специальных средств нельзя получить «нормальный» кипяток, а в котлах тепловых электростанций вода не кипит даже при +300 °С.

Кипение – процесс перехода вещества из жидкого в газообразное состояние (парообразование в жидкости). Кипение не является испарением : оно отличается тем, что может происходить только при определенном давлении и температуре.

Кипячение – нагревание воды до температуры кипения.

Кипение воды является сложным процессом, который происходит в четыре стадии . Рассмотрим пример кипения воды в открытом стеклянном сосуде.

На первой стадии кипения воды на дне сосуда появляются небольшие пузырьки воздуха, которые также можно заметить и на поверхности воды по бокам.

Эти пузырьки образуются в результате расширения небольших пузырей воздуха, которые находятся в мелких трещинах сосуда.

На второй стадии наблюдается увеличение объема пузырьков: все больше пузырьков воздуха рвется на поверхность. Внутри пузырьков находится насыщенный пар.

Как только повышается температура, возрастает давление насыщенных пузырьков, в результате чего они увеличиваются в размере. Как следствие, повышается действующая на пузыри архимедова сила.

Именно благодаря этой силе пузырьки стремятся к поверхности воды. Если верхний слой воды не успел прогреться до 100 градусов С (а это и есть температура кипения чистой воды без примесей), то пузырьки опускаются вниз в более горячие слои, после чего они снова устремляются назад на поверхность.

Ввиду того, что пузыри постоянно уменьшаются и увеличиваются в размере, внутри сосуда возникают звуковые волны, которые создают характерный для кипения шум.

На третьей стадии на поверхность воды поднимается огромное количество пузырьков, что вначале вызывает небольшое помутнение воды, которая затем «бледнеет». Данный процесс продолжается недолго и имеет название «кипение белым ключом».

Наконец, на четвертой стадии кипения вода начинает интенсивно бурлить, появляются большие лопающиеся пузыри и брызги (как правило, брызги означают, что вода сильно перекипела).

Из воды начинает образовываться водяной пар, при этом вода издает специфические звуки.

Почему «цветут» стены и «плачут» окна? Очень часто в этом виноваты строители, неправильно рассчитавшие точку росы. Читайте статью чтобы узнать, насколько это важное физическое явление, и как все-таки избавиться от излишней сырости в доме?

Какую пользу может принести талая вода для желающего похудеть? Об этом вы узнаете , оказывается, худеть можно без особых усилий!

Температура пара при кипении воды ^

Пар – это газообразное состояние воды. Когда пар поступает в воздух, то он, как и другие газы, оказывает на него определенное давление.

В процессе парообразования величина температуры пара и воды будет оставаться постоянной до тех пор, пока не испарится вся вода. Такое явление объясняется тем, что вся энергия (температура) направлена на превращение воды в пар.

В данном случае образуется сухой насыщенный пар. Высокодисперсные частицы жидкой фазы в таком паре отсутствуют. Также пар может быть насыщенным влажным и перегретым .

Насыщенный пар с содержанием взвешенных высокодисперсных частиц жидкой фазы , которые равномерно распределены по всей массе пара, называется влажным насыщенным паром .

В начале закипания воды образуется именно такой пар, который затем переходит в сухой насыщенный. Пар, температура которого больше температуры кипящей воды, а точнее перегретый пар, можно получить только с использованием специального оборудования. При этом такой пар будет близок по своим характеристикам к газу .

Температура кипения соленой воды ^

Температура кипения соленой воды превышает температуру кипения пресной воды . Как следствие соленая вода закипает позднее пресной . В соленой воде присутствуют ионы Na+ и Cl-, которые занимают определенную область между молекулами воды.

В соленой воде молекулы воды присоединяются к ионам соли – данные процесс имеет название «гидратация». Связь между молекулами воды значительно слабее связи, образовавшейся в процессе гидратации.

Поэтому при кипении из молекул пресной воды парообразование происходит быстрее.

На закипание воды с растворенной солью потребуется больше энергии, в качестве которой в данном случае выступает температура.

По мере увеличения температуры молекулы в соленой воде начинаются двигаться быстрее, но при этом их становится меньше, ввиду чего они сталкиваются реже. В результате образуется меньше пара, давление которого ниже, нежели у пара пресной воды.

Для того чтобы в соленой воде давление стало выше атмосферного и начался процесс кипения, необходима более высокая температура. При добавлении 60 граммов соли в воду объемом 1 литр температура кипения увеличится на 10 С.

Но не менее важно правильно ее нагреть - недокипевшая и перекипевшая вода одинаково портят вкус чая.

Перекипевшая вода

Случалось ли вам бежать, бросая все дела, к чайнику, как только вы услышали по звуку, что еще секунда - и вода перекипит? Смотрят ли на вас ваши не чайные друзья в это время как на сумасшедших?:)

На первых порах для чайных любителей проблема перекипевшей воды стоит очень остро - электрические чайники автоматически выключаются, когда вода изрядно прокипела, и этому не придается особого внимания. Забыть чайник на огне до состояния, когда из носика выходит мощной струей пар размером с кучевое облако, тоже легко.

В перекипевшей воде остается мало кислорода, поэтому чай становится плоским и невкусным. По этой же причине воду нельзя кипятить повторно - всегда только свежая вода.

Как правильно нагреть воду, мы расскажем ниже.

Недокипевшая вода

Недостаточно горячая вода - другая крайность и такая же проблема, как и перекипевшая.
Часто люди совершенно сознательно выбирают более холодную воду для заваривания, чтобы избежать горечи и терпкости во вкусе. Более холодная вода, действительно, уменьшает горечь и терпкость. Но заваривая ваш чай такой водой, вы не получаете все, что он вам может дать (в большей степени это относится к "темным" чаям).

Лучший способ управлять терпкостью/горечью - регулировать время заваривания и количество заварки. Снижение же температуры часто снижает насыщенность вкуса, делая его тоньше и легче. Для зеленых чаев и улунов слабой ферментации это все может быть, но не для темных чаев, и особенно шу пуэров. Вы просто не полностью раскрываете их потенциал.

Устройства для нагрева воды

Кулеры

Совершенно нечем порадовать людей, пользующихся кулерами. Проблема кулеров в том, что вода в них недостаточно горячая для заваривания темных чаев. Если вы любите красные чаи, пуэры, улуны сильной ферментации, то выходом может быть только покупка электрочайника.

Электрочайники с термометром

Эти чайники позволяют нагреть воду до нужной температуры. На них есть датчики - 70С, 80С, 90С, 95С, 100С.
Увы, 70-80-90С - это недокипевшая вода, и она для чая не подходит.

Как правильно нагреть воду для чая

Запомните, друзья, для любого чая воду нужно вскипятить. А уже потом остудить, если требуется: в среднем, за 5 минут вода при комнатной температуре остывает до 80С.

Во-первых, кипятить надо, если вы используете родниковую воду, особенно, если в ее безопасности вы не уверены.

Во-вторых, кипячение помогает снизить жёсткость воды, уменьшить содержание хлора. Многие чаи, экспериментально заваренные недокипевшей водой, вдруг приобретали рыбный привкус.

Чайник нужно снимать с огня/выключать, как только в нем стихает шум воды, а на поверхности появляются первые крупные пузыри воздуха, которые поднимаются со дна чайника - то есть в самом-самом начале бурления. Очень важно не пропустить этот момент.

В старых чайных текстах это называется "наблюдать кипяток".

Стадии кипения воды

Их описал опять же Лу Юй в своем "Чайном каноне":

1. "Крабий глаз" - на дне появляются маленькие пузырьки воздуха, а в воде появляется едва различимый треск.

2. "Рыбий глаз" - пузырьки увеличиваются, треск нарастает.

3. "Жемчужные нити" - со дна на поверхность начинают подниматься ниточки из пузырьков, вода шумит.

4. Нити становятся толстыми, вода начинает бурлить - "шум ветра в соснах". В самом начале этой стадии чайник необходимо снять с огня.

Кипячение воды на живом огне.

Вода на огне закипает медленно, поэтому все стадии кипения отслеживаются легко. Не все передается на фото, но последовательность проследить можно. Использовался стеклянный жаропрочный чайник и газовая туристическая горелка.

Кипячение воды в электрочайнике

Немного сложнее отследить воду в электрических чайниках. Во-первых, многие чайники непрозрачные. Во-вторых, в них вода закипает стремительно, а выключается он автоматически только после того, как она сильно перекипела.

Мы сфотографировали основные стадии кипения воды в чайнике:

В чем кипятить воду?

Как видите, в обоих случая мы используем стекло. Оно химически инертно и позволяет наблюдать за водой.

Другие материалы:

Пластик (электрические чайники) - самый неподходящий вариант. Пластмасса химически не инертна. Кроме того, стоит избегать чайников, которые препятствуют образованию накипи - нагревательный элемент останется чистым и блестящим, а вот вода останется жесткой, а кальций попадает в организм и может спровоцировать образование камней в почках.

Железо (металлические чайники для нагревания на огне). Не особенно подходящий для кипячения воды вариант. Металл так или иначе контактирует с водой, меняя ее вкус. Именно поэтому лучше не избавляться от накипи на стенках металлических чайников или же пользоваться эмалированной посудой.

Огнеупорная глина - самый канонический (исходя из старых трактатов о чае) вариант для кипячения воды. Но и самый редкий в условиях городской квартиры. Глина пропускает кислород, обогащает воду, долго держит тепло. И хотя через глиняные стенки не увидеть стадий закипания воды, по звукам, издаваемым таким чайником, можно с легкостью определить, на какой стадии кипения находится вода.

Чтобы приготовить различные вкусные блюда, часто необходима вода, и, если ее нагревать, то она рано или поздно закипит. Каждый образованный человек при этом знает, что вода начинает кипеть при температуре, равной ста градусам Цельсия, и при дальнейшем нагревании ее температура не меняется. Именно это свойство воды используется в кулинарии. Однако далеко не всем известно, что это бывает не всегда так. Вода может закипать при разной температуре в зависимости от условий, в которых она находится. Давайте попробуем разобраться, от чего зависит температура кипения воды, и как это нужно использовать.

При нагревании температура воды приближается к температуре кипения, и по всему объему образуются многочисленные пузырьки, внутри которых находится водяной пар. Плотность пара меньше, чем плотность воды, поэтому сила Архимеда, действующая на пузырьки, поднимает их на поверхность. При этом объем пузырьков то увеличивается, то уменьшается, поэтому закипающая вода издает характерные звуки. Достигая поверхности, пузырьки с водяным паром лопаются, по этой причине кипящая вода интенсивно булькает, выпуская водяной пар.

Температура кипения в явном виде зависит от давления, оказываемого на поверхность воды, что объясняется зависимостью давления насыщенного пара, находящегося в пузырьках, от температуры. При этом количество пара внутри пузырьков, а вместе с этим и их объем, увеличиваются до тех пор, пока давление насыщенного пара не будет превосходить давление воды. Это давление складывается из гидростатического давления воды, обусловленного гравитационным притяжением к Земле, и внешнего атмосферного давления. Поэтому температура кипения воды увеличивается при возрастании атмосферного давления и уменьшается при его уменьшении. Только в случае нормального атмосферного давления 760 мм.рт.ст. (1 атм.) вода кипит при 100 0 С. График зависимости температуры кипения воды от атмосферного давления представлен ниже:

Из графика видно, что если увеличить атмосферное давление до 1,45 атм, то вода будет кипеть уже при 110 0 С. При давлении воздуха 2,0 атм. вода закипит при 120 0 С и так далее. Увеличение температуры кипения воды может быть использовано для ускорения и улучшения процесса приготовления горячих блюд. Для этого изобрели скороварки – кастрюли с особой герметично закрывающейся крышкой, снабженные специальными клапанами для регулирования температуры кипения. Из-за герметичности давление в них повышается до 2-3 атм., что обеспечивает температуру кипения воды 120-130 0 С. Однако при этом нужно помнить, что использование скороварок сопряжено с опасностью: пар, выходящий из них, имеет большое давление и высокую температуру. Поэтому нужно быть максимально осторожными, чтобы не получить ожог.

Обратный эффект наблюдается, если атмосферное давление понижается. В этом случае температура кипения тоже уменьшается, что и происходит при увеличении высоты над уровнем моря:

В среднем, при подъеме на 300 м температура кипения воды уменьшается на 1 0 С и достаточно высоко в горах опускается до 80 0 С, что может привести к некоторым трудностям в приготовлении еды.

Если же дальше уменьшать давление, например, откачивая воздух из сосуда с водой, то при давлении воздуха 0,03 атм. вода будет кипеть уже при комнатной температуре, и это достаточно необычно, так как привычная температура кипения воды – 100 0 С.

Каждый знает, что температура кипения воды при обычном атмосферном давлении (около 760 мм рт. ст.) составляет 100 °С. Но не всем известно, что вода может закипать при различной температуре. Точка закипания зависит от ряда факторов. Если срабатывают определенные условия, вода может закипеть и при +70 °С, и при +130 °С, и даже при 300 °С! Рассмотрим причины более подробно.

От чего зависит температура кипения воды?

Закипание воды в емкости происходит по определенному механизму. В процессе нагрева жидкости на стенках емкости, в которую она налита, появляются пузырьки воздуха. Внутри каждого пузырька находится пар. Температура пара в пузырьках изначально значительно выше нагреваемой воды. Но ее давление в этот период выше, чем внутри пузырьков. Пока вода не прогрелась, пар в пузырьках сжимается. Затем под воздействием внешнего давления пузырьки лопаются. Процесс длится до тех пор, пока температуры жидкости и пара в пузырьках не сравняются. Именно теперь шарики с паром могут подняться на поверхность. Вода начинает закипать. Далее процесс нагрева прекращается, так как излишки тепла выводятся паром наружу в атмосферу. Это термодинамическое равновесие. Вспомним физику: давление воды состоит из веса самой жидкости и давления воздуха над сосудом с водой. Таким образом, меняя один из двух параметров (давление жидкости в сосуде и давление атмосферы), можно изменить температуру закипания.

Какова температура кипения воды в горах?

В горах температура кипения жидкости постепенно падает. Это связано с тем, что атмосферное давление при восхождении на гору постепенно понижается. Чтобы вода закипела, давление в пузырьках, которые появляются в процессе нагрева воды, должно быть равным атмосферному. Поэтому с увеличением высоты в горах на каждые 300 м температура кипения воды снижается приблизительно на один градус. Такой кипяток не такой горячий, как кипящая жидкость на равнинной местности. На большой высоте сложно, а иногда и невозможно заварить чай. Зависимость кипения воды от давления выглядит таким образом:

А в других условиях?

А какова температура кипения воды в вакууме? Вакуум представляет собой разреженную среду, в которой давление значительно ниже атмосферного. Температура кипения воды в разреженной среде также зависит от остаточного давления. При давлении в вакууме 0,001 атм. жидкость закипит при 6,7 °С. Обычно остаточное давление составляет около 0,004 атм., поэтому при таком давлении вода закипает при 30 °С. При увеличении давления в разреженной среде, температура кипения жидкости будет повышаться.

Почему в герметической емкости вода кипит при более высокой температуре?

В герметически закрытом сосуде температура кипения жидкости связана с давлением внутри емкости. В процессе нагрева происходит выделение пара, который оседает конденсатом на крышке и стенках сосуда. Таким образом, увеличивается давление внутри сосуда. Например, в скороварке давление достигает 1,04 атм., поэтому жидкость кипит в ней при 120 °С. Обычно в таких емкостях давление можно регулировать при помощи встроенных клапанов, следовательно, и температуру тоже.