Как измениться температура кипения воды в открытом сосуде
Олег Паутов
23 декабря 2016 · 6,9 K
Нет и да. На уровне школьной программы температура кипящей жидкости – не только воды – не меняется. Вода закипает при определенной температуре (зависящей от давления, но определенной в каждом случае) и эта температура не меняется, потому что вся энергия подводимая к воде расходуется на ее кипение.
Чуть за пределами школы все немного сложнее. Дело в том, что само по себе кипение воды это не совсем линейный процесс. Практически в месте образования пузырька вода сперва нагревается до температуры выше температуры кипения, образуется пузырек заполненный паром, на этот фазовый переход тратится энергия и перегретая было вода в этом месте снова немного остывает.
Таким образом средняя температура кипящей воды не меняется, но в каждой отдельной точке она постоянно колеблется от чуть больше до чуть меньше температуры кипения.
Если мы говорим об обычной воде, в которой присутствуют растворенные газы, например, то эти колебания очень незначительны, где-то в районе десятых долей градуса. Для сверхчистой воды эта разница намного больше, но и кипение происходит почти мгновенно по всему объему и напоминает взрыв.
Что происходит с водой, если одну и ту же воду довести до кипения 2 раза? Она становится плохой для питья?
мои ответы не являются “глубокомысленными” статьями для ЯДзен. пользователь…
Популярный вопрос. Пока система не подклеила автоматически те ответы которые уже есть скопирую сюда свой старый ответ:
Кипятите на здоровье, главное чтобы чайник был с нерастворимыми стенками (вдруг там какой старый пластик) и вода была без посторонних примесей (мы же не можем рассмотреть поведение любых растворов, мы только про воду получившую допуск сан.служб).
Вики:
Среди населения бытует миф о том, что при длительном кипячении природной воды концентрация тяжёлой воды в ней повышается, что якобы может вредно сказаться на здоровье. В действительности же реальное повышение концентрации тяжёлой воды при кипячении ничтожно. Академик Игорь Васильевич Петрянов-Соколов как-то подсчитал, сколько воды должно испариться из чайника, чтобы в остатке заметно повысилось содержание дейтерия. Оказалось, что для получения 1 литра воды, в которой концентрация дейтерия равна 0,15 %, то есть всего в 10 раз превышает природную, в чайник надо долить в общей сложности 2,1·10^30 тонн воды, что в 300 млн раз превышает массу Земли
Единственное, конечно, у даже один раз нагретой воды меняется вкус — уходит растворенный кислород.
Прочитать ещё 4 ответа
Почему температура воды в открытом стакане всегда бывает немного ниже?
Люблю фантастику, вязание, начинающий садовод
С поверхности воды в открытом стакане испаряются молекулы, которые обладают самой большой кинетической энергией, внутренняя энергия воды уменьшается и понижается температура. За счет постоянного (но медленного) испарения вода и теряет теплоту.
Почему температура кипения жидкости зависит от внешнего давления?
IT, телеком, телефония, базы данных, интеграционные решения, естествознание…
Чтобы понять почему это происходит нужно понять как происходит кипение. Пусть сосуд с жидкостью стоит на открытом огне. Жидкость в единицу времени получает Q1 джоулей теплоты, но и отдаёт в окружающую среду Q2 джоулей. Если Q1 > Q2, то происходит увеличение температуры жидкости, или одним словом, нагревание. Как жидкость отдаёт тепло? Двумя способами: через стенки сосуда и испаряясь. Первый способ нас мало интересует, а вот испарение может происходить по разному. До начала кипения испарение происходит только с поверхности, а при кипении пузырьки насыщенного пара образуются по всему объёму, всплывают и лопаются. При кипении Q2 резко возрастает и быстро достигает Q1. По этому при кипении температура жидкости в среднем остаётся постоянной. Кипение, таким образом, это точка баланса между подводимым и отводимым теплом. Можно сделать огонь под сосудом чуть сильнее или слабее, в результате изменится интенсивность кипения, но температура жидкости останется прежней.
Чтобы пузырёк пара вырос и всплыл под действием архимедовой силы, нужно, чтобы давление в нём превзошло давление в жидкости (а это атмосферное + давление столба жидкости, меньшее к поверхности и бо́льшее у дна. Давление насыщенного пара зависит именно от температуры (это объясняется в термодинамике).
При нормальном атмосферном давлении (760мм.рт.ст) пузырьки пара в воде начинают всплывать и доплывать до поверхности при температуре, которую и стали для ровного счёта считать 100°С (замерзание и кипение воды были выбраны реперными точками для шкалы Цельсия).
Если атмосферное давление выше нормы, то нагревать воду до всплывания пузырьков придётся дольше и до более высокой температуры. И наоборот, если меньше, то пузырьки сорвутся раньше, при меньшей температуре. Вот и всё объяснение.
Логично предположить, что может существовать такое давление, при котором жидкая фаза будет вообще невозможна. Например, тихим солнечным днём положенный на поверхности Марса водяной лёд сразу будет испаряться. Нет жидкой фазы — нет и кипения.
Прочитать ещё 1 ответ
Как изменится температура кипения, если уменьшится атмосферное давление? Например, высоко в горах?
Какое количество теплоты необходимо для превращения куска льда массой 0.5 кг при температуре 0 градусов в воду?
температура кипения солёной воды?,температура таяния солёной воды
Что такое теплота, я знаю, что чем быстрее движутся атомы, тем выше температура, но ПОЧЕМУ?
Почему, когда переключаешь воду с крана на душ, температура воды меняется? (Хотя, казалось бы, ты менял только направление её потока)
Источник
Многие люди думают, что температура кипения воды составляет 100 градусов Цельсия. Однако этот показатель может меняться в зависимости от атмосферного давления.
Например, на горе Эверест на подъеме 8842 метра над уровнем моря вода закипит при +70°C. А в глубокой шахте при достижении температуры + 103°C
В данной статье мы выясним, как будет меняться температура кипения воды в зависимости от давления: в горах, шахте, вакууме. Рассмотрим особенности процесса кипячения с точки зрения физики и химии.
Как будет меняться температура кипения воды: 4 фактора
Температура, при которой кипит жидкость, называется температурой кипения.
Стоит отметить, что она всегда остается неизменной. Поэтому, если увеличить огонь под кипящей кастрюлей с водой, выкипать будет быстрее, но температура при этом не увеличится, так как средняя кинетическая энергия молекул остаётся неизменной.
Рассмотрим 4 фактора, которые влияют на изменение t°:
- Пониженное атмосферное давление (наблюдается в горной местности) – t° уменьшается.
- Повышенное атмосферное давление (наблюдается в шахте) – t° наоборот увеличивается.
- Применения герметической крышки, вакуума. За счёт герметической крышки или посуды пар не выходит градус кипения увеличивается. При использовании вакуума температура зависит от давления, которое создано внутри его.
- Свойства воды. Соленая вода начинает кипеть при более высокой температуре, чем пресная.
Рассмотрим более подробно каждый из факторов.
Влияние атмосферного давления
Согласно исследованиям и уравнению Клапейрона — Клаузиуса, градус кипения напрямую зависит от атмосферного давления. С его ростом температура кипения увеличивается, а с уменьшением, наоборот, становится все ниже и ниже.
Атмосферное давление — это давление атмосферы, действующее на все находящиеся на ней предметы и земную поверхность. Оно может меняться в зависимости от места и времени и измеряется барометром.
При нормальном атмосферном давлении 760 мм ртутного столба вода кипит при + 100 °C
В горной местности давление уменьшается, а под землей (в шахте) увеличивается.
Для наглядности предоставлена таблица № 1 из большого химического справочника, источник: Волков А. И, Жарский И. В.
Таблица № 1. «Температура кипения воды от давления».
| Р, кПа | t, °C | Р, кПа | t, °C | Р, кПа | t, °C |
| 5,0 | 32,88 | 91,5 | 97,17 | 101,325 | 100,00 |
| 10,0 | 45,82 | 92,0 | 97,32 | 101,5 | 100,05 |
| 15,0 | 53,98 | 92,5 | 97,47 | 102,0 | 100,19 |
| 20,0 | 60,07 | 93,0 | 97,62 | 102,5 | 100,32 |
| 25,0 | 64,98 | 93,5 | 97,76 | 103,0 | 100,46 |
| 30,0 | 69,11 | 94,0 | 97,91 | 103,5 | 100,60 |
| 35,0 | 72,70 | 94,5 | 98,06 | 104,0 | 100,73 |
| 40,0 | 75,88 | 95,0 | 98,21 | 104,5 | 100,87 |
| 45,0 | 78,74 | 95,5 | 98,35 | 105,0 | 101,00 |
| 50,0 | 81,34 | 96,0 | 98,50 | 105,5 | 101,14 |
| 55,0 | 83,73 | 96,5 | 98,64 | 106,0 | 101,27 |
| 60,0 | 85,95 | 97,0 | 98,78 | 106,5 | 101,40 |
| 65,0 | 88,02 | 97,5 | 98,93 | 107,0 | 101,54 |
| 70,0 | 89,96 | 98,0 | 99,07 | 107,5 | 101,67 |
| 75,0 | 91,78 | 98,5 | 99,21 | 108,0 | 101,80 |
| 80,0 | 93,51 | 99,0 | 99,35 | 108,5 | 101,93 |
| 85,0 | 95, 15 | 99,5 | 99,49 | 109,0 | 102,06 |
| 90,0 | 96,71 | 100,0 | 99,63 | 109,5 | 102,19 |
| 90,5 | 96,87 | 100,5 | 99,77 | 110,0 | 102,32 |
| 91,0 | 97, 02 | 101,0 | 99,91 | 115,0 | 103,59 |
Единицы измерения давления в таблице: кПа.
1 кПа = 1000 Па = 0,00986923 атм = 7, 50062 мм. рт. ст
Нормальное атмосферное давление составляет 765 мм. РТ. Ст. = 101,325 Р, кПа
Температура кипения в горах
При подъеме над поверхностью Земли (в горах), температура кипения воды падает, так как снижается атмосферное давление (на каждые 10, 5 м на 1 мм РТ. С). Пузырькам легче всплывать – процесс происходит быстрее.
Поэтому высоко в горах альпинисты не могут приготовить нормальную пищу, а используют законсервированные продукты.
Для варки мяса, как и других продуктов, нужны привычные 100 градусов. В обратном случае все компоненты бульона просто останутся сырыми.
Таблица № 2. «Как будет меняться t° кипения с высотой».
| Высота над уровнем моря | t° кипения |
| 100,0 | |
| 500 | 98,3 |
| 1000 | 96,7 |
| 1500 | 95,0 |
| 2000 | 93, 3 |
| 2500 | 91,7 |
| 3000 | 90,0 |
| 3500 | 88,3 |
| 4000 | 86,7 |
| 4500 | 85,0 |
| 5000 | 83,3 |
| 6000 | 80,0 |
Температура кипения воды в шахте
Если спуститься в шахту, то давление будет увеличиваться.
Температура кипения воды в шахте зависит от глубины (при спуске на 300 м вода закипит при t 101°C, при глубине 600 метров -102 °C
Применение герметической крышки
Герметичные крышки не позволяет образовавшемуся пару ускользнуть. В среднем температура закипания воды увеличивается от 5-20 градусов.
В хозяйстве для приготовления блюд часто используют кастрюли, сковородки с герметичной крышкой. Таким образом, уменьшается время приготовления пищи за счет высокой температуры, а блюда получаются более вкусными. В горных районах с низким давлением это необходимая вещь для приготовления пищи. Так же используют мультиварки и сотейники.
Кипячение воды в вакууме
Вакуум — это среда с газом, с пониженным давлением.
Виды вакуумов:
- низкий;
- средний;
- высокий;
- сверхвысокий;
- экстремальный;
- космическое пространство;
- абсолютный.
Температура кипения воды в вакууме зависит от того, какое давление в нём.
Разные виды вакуумов поддерживают разное давление. Например, в низком вакууме давление составляет от 760 до 25 мм. РТ. Ст. В абсолютном вакууме давление полностью отсутствует. Для точного расчета нужно знать модель вакуума и давление, которое он поддерживает.
Кипение солёной воды
Солёная вода закипает при более высокой температуре за счет своих свойств.
Соль увеличивает плотность воды, соответственно на процесс требуется больше времени.
t° повышается примерно на 1 градус при добавлении 40 грамм соли на литр воды.
Температура кипения воды в чайнике
Чистая пресная вода закипает в чайнике при t° 100 градусов °C при условиях нормального атм. давления 760 мм ртутного столба.
Удельная теплоемкость
Удельной теплоемкостью вещества называется количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 кг этого вещества, чтобы его температура изменилась на 1 градус Цельсия.
Это количество теплоты необходимое для нагревания массы вещества на один градус.
формула удельной теплоемкости
С — удельная теплоемкость;
Q — кол-во теплоты;
— масса нагреваемого охлаждающегося вещества;
— ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.
Процесс кипячения воды: 3 основных стадии
Кипение – это интенсивное парообразование, которое происходит при нагревании жидкости по всему объёму при определённой температуре.
Весь процесс кипения воды сопровождается выделением пара. Это одно из состояний воды. При парообразовании температура пара и воды остаются постоянными до тех пор, пока жидкость не изменит свое агрегатное состояние. Это явление объясняется тем, что при кипении вся энергия расходуется в преобразование воды в пар.
В воде растворены молекулы воздуха (газов). При нагревании газ превращается в воздушные пузырьки. При достижении достаточной температуры они лопаются, создаётся характерный шум.
Процесс можно разделить на 3 стадии:
- Появление небольших пузырьков вдоль стенок сосуда. Их количество стремительно увеличивается.
- Массовый подъем пузырьков и увлечения их объема. Помутнение воды, затем «побеление».
- Интенсивное бурление. Пузырьки увеличиваются в размере, поднимаются и лопаются, выпуская пар. Слышен характерный звук кипения.
Что такое кипячёная вода?
Это вода, ранее доведенная до температуры кипения. Сырая вода в своем составе может содержать различные бактерии, микроорганизмы. В водопроводе больших городов много хлора и различных других химических веществ. Процесс кипячения обезвреживает многие микробы. Однако не все бактерии и тяжёлые металлы убиваются в кипящей воде, поэтому питьевая вода происходит предварительную проверку пригодности.
Выводы и рекомендации
Кипячение необходимый процесс для человечества. С помощью него приготавливают пищу, стирают загрязненную одежду, проводят дезинфекцию.
Градус кипения напрямую зависит от давления, свойств воды и емкости.
Подготовлено специалистами www.vodasila.ru
Автор Марюшина Мария
Источник
1096. Почему температура воды в открытом стакане всегда бывает немного ниже температуры воздуха в комнате?
В открытом стакане вода испаряется. При испарении вылетающие из жидкости молекулы должны преодолеть притяжение соседних молекул. Из-за этого из жидкости вылетают молекулы, скорость и кинетическая энергия которых наибольшая. В результате, средняя кинетическая энергия оставшихся молекул и температура жидкости уменьшается относительно окружающей среды.
1097. В один стакан налили эфир при температуре 20 °С, в другой — воду при той же температуре. В стаканы опустили термометры. Какой из них будет показывать более низкую температуру?
Интенсивность испарения эфира в несколько раз превышает интенсивность испарения воды. В результате, более низкую температуру будет показывать термометр, опущенный в эфир.
1098. Почему молоко в глиняном сосуде без глазури дольше сохраняет свежесть?
В глиняном сосуде без глазури пары молока застаиваются в порах сосуда. Происходит химическая реакция закисания молока.
1099. Почему скошенная трава быстрее высыхает в ветреную погоду, чем в тихую?
Испарение жидкости происходит быстрее при смене окружающего ее воздуха на воздух, не содержащий паров этой жидкости. Из-за этого в ветреную погоду скошенная трава высыхает быстрее.
1100. Мокрое белье, вывешенное зимой во дворе, замерзает. Но через некоторое время оно становится сухим даже при сильных морозах. Чем это можно объяснить?
Это можно объяснить явлением возгонки, или сублимацией. При этом твердое тело превращается в пар, минуя жидкую фазу.
1101. При выходе из реки после купания мы ощущаем холод. Почему?
Вода с поверхности нашего тела испаряется и кинетическая энергия молекул на его поверхности уменьшается. (Подробнее см. № 1096).
1102. В двух одинаковых тарелках поровну налиты жирные и постные щи. Какие щи быстрее остынут? Почему?
Постные щи остынут быстрее, поскольку присутствие в них плавающего жира уменьшает площадь поверхности испаряющейся воды в тарелке, а жир испаряется гораздо медленнее воды.
1103. Почему в доме, автобусе или трамвае на стеклах окон при сильных морозах лед появляется с внутренней стороны?
Теплый, более влажный воздух соприкасается с холодным стеклом. Пары воды, содержащиеся в воздухе, конденсируются на стекле, превращаясь в лед.
1104. Зачем на морозе вспотевшую после езды лошадь покрывают попоной?
Пот, испаряясь с поверхности тела лошади, уменьшает ее температуру. Лошадь, накрытая попоной, охлаждается меньше и, соответственно, имеет меньше шансов заболеть.
1105. Сырые дрова горят хуже, чем сухие. Почему?
Сырые дрова горят хуже, потому что им требуется дополнительное количество теплоты для испарения содержащейся в них воды.
1106. На рисунке 271 показано, как со временем изменяется температура при нагревании и охлаждении воды. Какому состоянию воды соответствуют участки графика АВ, ВС? Объясните, почему участок ВС параллелен оси времени.
Участок АВ — нагреване воды; участок ВС — кипение воды.
На участке ВС температура воды не меняется, поскольку вся подводимая к ней теплота идет на ее превращение из жидкого состояния в газообразное.
1107. На рисунке 272 построен график нагревания воды по данным, полученным учащимися. Ответьте на вопросы: при какой температуре воды учащиеся начали отсчитывать время нагревания? На сколько градусов изменилась температура воды за первые 4 мин? На сколько градусов возросла температура воды за последние 2 мин наблюдения? Когда воду нагревали интенсивнее: в начале или в конце опыта? Какую температуру имела вода в конце четвертой минуты? Через сколько минут после начала опыта вода нагрелась до 60 °С?
Учащиеся начали отсчитывать время нагревания при температуре 18°С. За первые 4 минуты изменение температуры составило 74°С-18°С=56°С. За последние 2 минуты 98⁰С-89°С=9°С. Вода нагревалась быстрее в начале опыта. В конце четвертой минуты 74°С. Вода нагрелась до Т=60°С через примерно через 2,5 минуты после начала ее нагревания.
1108. На рисунке 273 изображен график охлаждения воды после кипения. Ответьте на вопросы: какую температуру имела вода через 25 мин после начала наблюдения? Через сколько минут после начала опыта вода остыла до температуры 50 °С? На сколько градусов остыла вода за первые 10 мин? Когда вода остывала быстрее: в начале или в конце опыта?
Через 25 минут после начала наблюдения Т = 40°С. Вода остыла до Т= 50°С через 15минут после начала наблюдения. За первые 10 минут вода остыла на 100°С-56°С = 44°С. Вода остывала быстрее в начале опыта.
1109. Почему самовар с раскаленными углями не распаивается, когда в нем вода, и распаивается, когда воды в нем нет?
Если в самовар налита вода, то теплота, которая могла бы пойти на его плавление, идет на повышение внутренней энергии и температуры воды.
1110. В сосуды с одинаковой площадью дна налили равное количество воды (рис. 274, а и б). В каком сосуде вода закипит быстрее, если их поставить на одну и ту же электрическую плиту?
Вода закипит быстрее в сосуде «б». У сосуда «б» большая поверхность стенок. Он будет дополнительно обогреваться снаружи восходящими потоками горячего воздуха.
1111. Когда чайник с кипящей водой стоит на газовой горелке, то над ним почти не видно пара. Но стоит только выключить горелку, как на некоторое время пар становится видимым. Объясните это явление.
При выключении горелки пар, выходящий из чайника, охлаждается и конденсируется, образуя мельчайшие капельки воды.
1112. На рисунке 275 даны графики нагревания и кипения жидкостей одинаковой массы: воды, спирта и эфира. Определите, какой график построен для воды, какой — для спирта и какой — для эфира.
1 — эфир; 2 — спирт; 3 — вода.
1113. Две жидкости равных масс нагреваются на одинаковых горелках до кипения. Определите по графикам А и В (рис. 276), у какой жидкости выше температура кипения; t больше удельная теплоемкость; больше удельная теплота парообразования.
У жидкости А более высокая температура кипения. У жидкости В более высокая удельная теплоемкость и теплота парообразования.
1114. Что обладает большей внутренней энергией: вода при температуре 100 °С или ее пар той же массы при той же температуре?
При температуре 100°С внутренняя энергия пара больше, чем у воды той же массы на теплоту парообразования.
1115. Как и на сколько изменится внутренняя энергия водяного пара массой 1 г при его конденсации, если он имеет температуру 100 °С?
1116. Какое количество теплоты необходимо для обращения в пар воды массой 10 г, спирта массой 2 г, эфира массой 8 г, если каждая жидкость нагрета до температуры кипения?
1117. Какое количество теплоты выделяется при конденсации 2,5 кг водяного пара при температуре 100 °С?
1118. Какое количество теплоты необходимо сообщить воде массой 10 г, взятой при температуре 0 °С, для того, чтобы нагреть ее до температуры кипения и испарить?
1119. Из чайника выкипела вода объемом 0,5 л, начальная температура которой была равна 10 °С. Какое количество теплоты оказалось излишне затраченным?
1120. Кофейник вместимостью 1,2 л заполнили водой при температуре 15 °С и поставили на плиту. Какое количество теплоты пошло на нагревание и кипение воды, если после снятия с плиты в результате испарения в кофейнике объем воды стал на 50 см3 меньше? (Изменение плотности воды с изменением температуры не учитывать.)
1121. Сколько энергии израсходовано на нагревание воды массой 0,75 кг от 20 до 100 °С и последующее образование пара массой 250 г?
1122. Какое количество теплоты выделяется при конденсации водяного пара массой 10 кг при температуре 100 °С и охлаждении образовавшейся воды до 20 °С?
1123. Какое количество теплоты потребовалось для получения дистиллированной воды объемом 5 л, если вода в дистиллятор поступила при температуре 14 °С? (Потерями энергии пренебречь.)
1124. Какое количество теплоты необходимо, чтобы из льда массой 2 кг, взятого при температуре – 10 °С, получить пар при 100 °С?
1125. Сколько льда, взятого при 0 °С, расплавится, если ему сообщить такое количество теплоты, которое выделится при конденсации водяного пара, масса которого равна 8 кг, а температура равна 100 °С, при нормальном атмосферном давлении?
Источник