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.
Температура пара кипящей воды в чайнике
Паром называется газообразное состояние воды. Взаимодействуя с окружающим воздухом, он может оказывать на него давление. В процессе образования пара температура его и воды будет оставаться неизменной до тех пор, пока жидкость полностью не испариться. Это обусловлено тем, что вся мощь градусов идёт на парообразование. Подобное обстоятельство позволяет образовываться сухому насыщенному пару.
При какой температуре закипает соленая вода
Солёная вода требует более высоких градусов для закипания, чем обычная жидкость. Это объясняется особенностью её состава. Всё пространство между водными молекулами занимают ионы, что приводит к гидратации. Напомним, данным термином называется присоединение молекул воды к ионам соли. Гидратация усиливает межмолекулярную связь, что отодвигает время закипания.
Нагреваясь, солёная вода непрерывно теряет молекулы. Соответственно, сталкиваться они будут значительно реже. Для инициации парообразования понадобится больший временной период, чем для рядовой жидкости. В общем и целом, можно уверенно утверждать, что солёная вода начинает кипеть при температуре приблизительно на 10°С выше, чем пресная.
Градус закипания дистиллированной воды
Дистиллированная вода – это вода, которую очистили от растворённых в ней минералов, органики и прочих примесей. Обычно её используют в химических лабораториях и в промышленности. Также она применяется в медицинских и исследовательских целях.
Получается такая вода путём дистилляции. Обычную воду помещают в специальный агрегат-дистиллятор. Он выпаривает её и конденсирует пар. В конце у вас будет отдельно дистиллят, и отдельно примеси.
Температура, при которой из дистиллированной воды делается кипяток, равна показателю кипения водопроводной, т.е. всё тем же 100°С. Разница заключается в том, что закипать очищенная от солей жидкость начинает чуть быстрее.
Как происходит процесс кипения воды? ^
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.
Солить или не солить? Вот в чем вопрос
Кухонные споры по поводу того, какая вода быстрее закипает соленая или несоленая, можно вести бесконечно. В итоге с точки зрения практического применения нет особой разницы, посолили вы воду в самом начале или же после того, как она закипела. Почему же это не имеет особого значения? Чтобы разобраться в ситуации, нужно обратиться к физике, которая дает исчерпывающие ответы на этот, казалось бы, непростой вопрос.
Всем известно, что при стандартном атмосферном давлении в 760 мм ртутного столба вода закипает при 100 градусах по Цельсию. Температурные параметры могут меняться при условии изменения плотности воздуха – все знают, что в горах вода закипает при более низкой температуре. Поэтому когда речь заходит о бытовом аспекте, в этом случае гораздо важнее такой показатель, как интенсивность горения газовой конфорки или же степень нагрева электрической кухонной поверхности.
Например, на открытом огне, если вы вздумаете приготовить ужин на костре, вода в котелке закипит за считанные минуты благодаря тому, что дрова при сжигании выделяют больше тепла, чем газ в плите, а площадь нагрева поверхности значительно больше. Потому совсем необязательно солить воду для того, чтобы она быстрее закипела – достаточно включить конфорку плиты на максимум.
Температура кипения соленой воды точно такая же, как и у пресной, и у дистиллированной. То есть, она составляет 100 градусов при нормальном атмосферном давлении. А вот скорость закипания при равных условиях (например, если за основу взята обычная конфорка газовой плиты) будет различаться. Для того, чтобы закипела соленая вода, понадобится больше времени за счет того, что пузырькам с воздухом тяжелее разрывать более прочные молекулярные связи.
Правда, разница во времени составляет всего несколько секунд, которые не делают погоды на кухне и практически никак не влияют на скорость приготовления пищи. Потому руководствоваться нужно не желанием сэкономить время, а законами кулинарии, предписывающими солить каждое блюдо в определенный момент для сохранения и усиления его вкусовых качеств.
Как влияет давление на процесс закипания воды
Давление (и атмосферное, и внутри жидкости) может существенно повлиять на процесс парообразования. Так, температурой кипения воды на высокой горе является 70°С, что значительно осложняет готовку. Чтобы приготовить пищу на высоте, требуется намного больше времени, поскольку, как это не парадоксально, закипевшая жидкость не будет достаточно горячей. Сварить куриное яйцо не получится совсем. Невозможно и приготовление мясных блюд.
Точка кипения воды на морском побережье — 100°С. При подъёме в гору, через каждые пройденные три сотни метров температура кипения будет уменьшаться на 1°С. Вследствие этого, жителям горных районов рекомендуется использовать автоклавы, чтобы жидкость получалась достаточно горячей. Это стоит помнить не только домохозяйкам, но и служащим лабораторий. Ведь все знают, что для стерилизации продуктов и инструментов необходимы более 100°С. Иначе оборудование не будет стерильным, ведь некоторые микробы являются термостойкими, и может принести в дальнейшем множество осложнений.
Уже доказано, что повышение температуры кипения может существенно сократить время, требующееся для приготовления еды, что очень важно в наш прогрессивный век. Чтобы повысить данный показатель, надо применять герметично закрывающуюся ёмкость
Оптимальным выбором будут скороварки, в которых крышка не пропускает пар, увеличивая внутреннее давление. В процессе нагрева образуется пар, но, поскольку он не может попасть наружу, он конденсируется на внутренней стороне крышки. Это приводит к заметному повышению давления внутри сосуда. В автоклавах давление равняется 1-2 атмосферы, из-за этого жидкость в них начинает кипеть при 120-130°C
Чтобы повысить данный показатель, надо применять герметично закрывающуюся ёмкость. Оптимальным выбором будут скороварки, в которых крышка не пропускает пар, увеличивая внутреннее давление. В процессе нагрева образуется пар, но, поскольку он не может попасть наружу, он конденсируется на внутренней стороне крышки. Это приводит к заметному повышению давления внутри сосуда. В автоклавах давление равняется 1-2 атмосферы, из-за этого жидкость в них начинает кипеть при 120-130°C.
Наибольшая возможная температура кипения воды пока учёными не обнаружена. Это обусловлено её способностью расти до поры, пока атмосферное давление не достигнет своего предела. Паровые турбинные установки подогревают воду до 400°С, но при этом она не кипит, а давление сохраняется в пределах нескольких десятков атмосфер. Аналогичные данные были получены при проведении исследований на больших океанических глубинах.
Бытовая техника Чайник
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.
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.
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.
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.
Что собой представляет процесс кипения
Кипение – довольно сложный процесс, состоящий из четырёх стадий:
- Первая стадия характеризуется появлением маленьких пузырьков воздуха, которые появляются как на поверхности жидкости, так и сбоку. Их возникновение – это результат расширения воздушных пузырьков, находящихся в микроскопических трещинах ёмкости.
- Во время второй стадии можно увидеть, что пузырьки увеличиваются в объёме и всё большее их количество оказывается сверху. Это явление объясняется повышением температуры, при которой давление на пузырьки возрастает. Благодаря архимедовой силе они оказываются на поверхности. Если она не успела прогреться до температуры кипения (100˚С), то пузырьки снова идут ко дну, где вода более горячая. Шум, характерный при закипании, создаётся при увеличении и уменьшении размеров пузырьков.
- При третьей стадии наблюдается масса пузырьков, которая, поднимаясь на поверхность, вызывает кратковременную мутность воды.
- Четвертая стадия характеризуется интенсивным бурлением и появлением больших пузырей, которые, лопаясь, создают брызги. Последние говорят о том, что вода перекипела. Возникает водяной пар, а вода при этом издаёт характерные для кипения звуки.
Кипение пресной воды
Кипятком называют воду, доведенную до кипения. Во время этого процесса происходит обильное образование пара, который сопровождается выделением свободных молекул кислорода из состава кипящей жидкости. Благодаря длительному воздействию высоких температур, в кипятке гибнут микробы и болезнетворные бактерии. Поэтому при плохом качестве водопроводной воды нежелательно употреблять её в сыром виде.
Когда закипает солёная вода
Как показывают опыты, температура кипения солёной воды выше температуры кипения пресной. Поэтому можно сделать вывод, что пресная вода закипает быстрее. В солёной воде содержатся ионы хлора и натрия, которые находятся среди молекул воды. Между ними происходит процесс гидратации – присоединение молекул воды к ионам соли.
Стоит заметить, что гидратационная связь намного сильнее водной межмолекулярной. Поэтому во время кипения пресной воды процесс парообразования начинается быстрее. Жидкость с растворёнными в ней солями требует для закипания немного больше энергии, которой в данной ситуации является температура.
При её повышении молекулы, находящиеся в солёной воде, двигаются намного быстрее, но их количество уменьшается, значит, сталкиваются они реже. Именно этим можно объяснить меньшее количество пара – ведь его давление меньше, чем у пресной воды. Чтобы добиться в солёной воде давления, превышающего атмосферное, и начала кипения, требуется температура повыше.
Физические характеристики дистиллята
Физические свойства дистиллята отличаются от аналогичных параметров обычной воды. Это связано, прежде всего, с высокой чистотой вещества.
Плотность
Максимальная плотность состава достигается при температурах 3,8-4,2°C. При повышении температуры более 4 °C, значение данного показателя снижается. То есть удельная масса вещества при нормальных условиях значительно ниже плотности при высоких температурах:
| t, °C | p, г/мл |
| 0,9998 | |
| 0,1 | 0,9998 |
| 2 | 0,9999 |
| 4 | 1 |
| 10 | 0,9997 |
| 20 | 0,9982 |
| 30 | 0,9957 |
| 50 | 0,988 |
| 100 | 0,9584 |
| 150 | 0,9168 |
| 200 | 0,8647 |
| 300 | 0,7122 |
| 350 | 0,5745 |
| 374,12 | 0,3178 |
Температура кипения и замерзания
Одним из феноменов дистиллята считается проявление такого свойства, как кипение и замерзание.
Уникальность заключается в том, что благодаря отсутствию примесей в составе, при нагреве до 100°C она не будет кипеть.
Но если в таком состоянии в воду добавить, например, сахар, она тут же забурлит.
То же самое происходит и при замерзании – возможно переохлаждение ниже точки образования льда (0°C), до минус 10°C. При этом вода не переходит в твердое состояние.
Переход из обычного состояния в замерзшее или кипящее, возможен двумя путями:
- При добавлении примесей.
- При взбалтывании.
Если в охлажденную до 0°C воду бросить кубик льда, она тут же затвердеет.
Сопротивление
Одними из параметров, определяющим степень качества дистиллята, служат электрическая проводимость и сопротивление (R). Чем чище состав, тем меньше проводимость и выше сопротивление. По нормам показатель R должен быть не менее 200 кОМ*см.
Жесткость
Степень жесткости воды определяется содержанием в ней растворенных солей, в том числе кальция и магния.
Соответственно при высоком удельном весе элементов вода жесткая, при незначительном – мягкая.
Дистиллированная вода обладает значением показателя, соответствующему мягкому составу – до 2 мг-экв./л. Благодаря этому свойству ее используют в лечебных и профилактических целях.
PPM
Показатель PPM характеризует качество воды с точки зрения содержания частиц солей на миллион молекул воды, то есть 1 мг частиц на 1 л вещества. Не рекомендована к употреблению вода с PPM=1000.
Дистиллят является идеальным питьевым ресурсом с этой точки зрения, содержание солей и микроэлементов может быть от 0 до 5 мг/л.
Коэффициент преломления
Показатель преломления (n) отражает изменение направления светового луча при переходе из одной среды в другую. В нашем случае это значение рассматривается относительно пограничного состояния с воздухом, n=1,333.
Электропроводность
Способность вещества проводить электрический ток называется электропроводностью.
Значение показателя определяется содержанием в составе очищенной воды растворенных веществ (неорганических и органических) и температуры.
Очищенная вода является диэлектриком, проводимость тока очень низкая. Согласно ГОСТу данный показатель дистиллята не должен быть более 5*104 см/м при t=20°C.
О проводимости электрического тока еще больше информации в этой статье.
Микробиологические показатели
Микробиологический показатель отражает содержание в составе дистиллята бактерий. Благодаря этому коэффициенту можно определить степень безопасности потребления воды для населения. В соответствии с нормативными актами, дистиллированный напиток должен приравниваться по содержанию бактерий к воде питьевой.
То есть на 1 мл должно присутствовать не более 100 микроорганизмов, при том, что в составе не должны содержаться бактерии:
- Еntегоbасtеriасеае.
- Р.аегuginosa.
- аuгеus.
Для соблюдения требуемого уровня значения, должны выполняться установленные ГОСТом правила очищения, хранения, контроля качества и транспортировки дистиллята.
Уровень PH
Согласно законодательному акту, устанавливающему требования к качеству дистиллированной воды, уровень PH может быть в пределах 5,4-6,6.
Такой показатель кислотности вызван содержанием в составе дистиллята растворенного углекислого газа.
При таком значении вода является слабокислой. Для получения щелочного или ионизированного состава достаточно удалить CO2 кипячением на протяжении 30 минут.
Подробную статью об уровне ph читайте здесь.
Зависимость температуры кипения от давления
При снижении давления температура кипения воды падает, а при повышении растет. Этим объясняется то, что на вершинах гор вода закипает быстрее, чем у их подножия. Например, на высоте 4000 м вода закипает уже при 85 °C (давление – 0,6 атм.), а на вершине Эвереста (8448 м) – уже при 72 °C. На таблице приведены значение зависимости температуры кипения воды от давления.
Тоже самое касается льда: при очень высоком давлении лед может начинать плавиться только при комнатной температуре. А при давлении в 0,006 атм вода вообще не способна находиться в жидком состоянии, то есть изо льда она сразу сублимируется в пар.
Давление, атм. | Температура кипения (Ткип), °C |
0,01 | 7 |
0,05 | 29 |
0,1 | 45 |
0,6 | 85 |
0,987 (105 Па — нормальные условия) | 99,63 |
1 | 100 |
2 | 120 |
6 | 158 |
218 | 374,1 |
Температура замерзания соленой воды
Здесь “соленость” рациональнее заменить термином “общее солесодержание”. Любые вещества в составе воды способны сдвигать точку замерзания в большую сторону. Если для водопроводной воды это десятые или сотые доли градуса, которые не измеримы обычными бытовыми термометрами, то в случае с морской водой снижение температуры замерзания уже ощущается и равняется в среднем 1,8 °C.
В данном случае мы не можем описать зависимость температуры замерзания воды от общего солесодержания, поскольку каждый компонент природной воды вносит определенные изменения. А таких компонентов в воде может быть более 50-ти наименований. Для понимания влияния солесодержания на температуру замерзания растворов приведем некоторые значения. Температура замерзания 1,5% раствора хлорида натрия или поваренной соли – (- 0,9) °C, а для 20-ти % раствора это уже -16,6 °C.
Температура замерзания соленой воды может быть точно рассчитана только при условии ее известного состава.
Хранение
Воду после кипячения нельзя хранить более суток.
Далее в ней начинают размножаться патогенные микроорганизмы, в результате взаимодействия с внешней средой.
На ее качество влияет тара, в которую она залита.
Рекомендуется перелить воду в стеклянную либо эмалированную посуду с плотно закрывающейся крышкой. Пластик под запретом, особенно для воды, только закипевшей. Держать термообработанную воду следует при комнатных условиях (только не на солнцепеке) или в холодильнике.
Совет! Если спустя сутки водой не воспользовались, то ее выливают и кипятят свежую. Недопустимо уже кипевшую ранее воду вновь подвергать этому процессу. Это чревато кишечными расстройствами.
Физические свойства воды
Температура плавления и кипения водыПлотность воды и льдаТеплоемкость водыСкрытая теплота плавления и испарения водыДиэлектрическая проницаемость водыПоверхностное натяжение воды
Температура плавления и кипения воды
2222222
Как видно, при уменьшении атомного веса температуры снижаются совершенно линейно. Область существования жидкой фазы гидридов становится все более «холодной», и если бы гидрид кислорода Н2О был нормальным соединением, похожим на своих соседей по шестой группе, то жидкая вода существовала бы в диапазоне от -80° С до -95° С. При более высоких температурах Н2О всегда была бы газом. К счастью для нас и всего живого на Земле, вода аномальна, она не признает периодической закономерности а следует своим законам.
Объясняется это довольно просто — большая часть молекул воды соединена водородными связями. Именно этими связями отличается вода от жидких гидридов H2S, H2Se и H2Te. Если бы их не было, то вода кипела бы уже при минус 95 °C. Энергия водородных связей достаточно велика, и разорвать их можно лишь при значительно более высокой температуре. Даже в газообразном состоянии большое число молекул H2O сохраняет свои водородные связи, объединяясь в димеры (H2O)2. Полностью водородные связи исчезают только при температуре водяного пара 600 °C.
Напомним, что кипение заключается в том, что пузыри пара образуются внутри кипящей жидкости. При нормальном давлении чистая вода кипит при 100 ‘С. В случае подведения тепла через свободную поверхность будет ускоряться процесс поверхностного испарения, но объёмного парообразования, характерного для кипения, не возникает. Кипение может быть осуществлено и понижением внешнего давления, так как в этом случае давление пара, равное внешнему давлению, достигается при более низкой температуре. На вершине очень высокой горы давление и соответственно точка кипения настолько понижаются, что вода становится непригодной для варки пищи — не достигается требуемая температуры воды. При достаточно высоком давлении воду можно нагреть настолько, что в ней может расплавиться свинец (327 °С), и все же она не будет кипеть.
Помимо сверхбольших температур кипения плавления (причем последний процесс требует слишком большой для такой простой жидкости теплоты плавления), аномален сам диапазон существования воды — сто градусов, на которые разнятся эти температуры, — довольно большой диапазон для такой низкомолекулярной жидкости, как вода. Необычайно велики пределы допустимых значении переохлаждения и перегрева воды — при аккуратном нагревании или охлаждении вода остается жидкой от -40 °C до +200 °C. Тем самым температурный диапазон, в котором вода может оставаться жидкой, расширяется до 240 °C.
При нагревании льда сначала температура его повышается, но с момента образования смеси воды со льдом температура будет оставаться неизменной до того момента, пока не расплавится весь лёд. Это объясняется тем, что тепло, подводимое к тающему льду, прежде всего расходуется только на разрушение кристаллов. Температура тающего льда остаётся неизменной до тех пор, пока не произойдёт разрушение всех кристаллов (см. скрытую теплоту плавления).
Литература
Кипяченая вода — польза и вред
Необходимость кипячения питьевой воды обусловлена снижением ее качества. Об этом свидетельствуют показатели исследований, проведенных в разных регионах России. Результат неутешителен: 35-60% Н2О не соответствует установленным стандартам качества.
Основная причина — изношенность очистительных установок. Поскольку жидкость является универсальным растворителем, порча водоподводящих систем — дело времени. Внутри труб образуется осадок, ржавчина, являющиеся идеальной средой для размножения бактерий. Последние могут стать причиной заболеваний, а чтобы снизить вероятность отравления, воду нужно кипятить.
О пользе
Положительные аспекты кипячения заключаются в следующем:
- Обеззараживание. При кипячении вода достигает температуры, в которой погибают возбудители многих заболеваний, в том числе сальмонеллеза, холеры, дизентерии.
- Смягчение воды. Если жидкость отличается высокой жесткостью, термообработка помогает избавиться от солей кальция, магния. Суть процесса заключается в следующем: при высокой температуре растворимые формы металлов преобразуются в нерастворимые и оседают на стенках сосуда. В итоге их концентрация становится ниже.
- Избавление от хлора. Самый распространенный метод обеззараживания — хлорирование Н2О. Естественным способом химикат не полностью испаряется из воды, а нагревание способствует очищению жидкости от хлора.
- Ускорение метаболизма. Теплая вода способствует нормализации пищеварения, улучшает обмен веществ и выводит токсины из организма. Медики рекомендуют пить теплую кипяченую воду утром натощак, добавив в нее сок лимона.
Для большей полезности воды, прошедшей термообработку, соблюдайте несколько простых правил:
- перед кипячением оставьте жидкость на 12 ч для отстаивания;
- наливайте в чайник только сырую Н2О;
- доводите водопроводную воду до состояния начальной стадии закипания, когда она становится белой с множеством мелких пузырьков. Такой температуры достаточно для заваривания вкусного чая и ароматного кофе.
О вреде
Поскольку качество воды во многих регионах оставляет желать лучшего, для проживающих в них людей кипячение стало ежедневным жизненно необходимым «ритуалом». Но не вредно ли пить каждый день кипяченую воду? Разобраться в вопросе поможет информация о вреде Н2О, прошедшей термообработку.
К негативным моментам относят:
- Необходимость длительного кипячения. При достижении температуры кипения погибают не все болезнетворные бактерии. Для эффективной очистки нужно оставить чайник после закипания на плите еще на 10-15 мин. Вирус гепатита А, палочка ботулизма уничтожается при поддержании температуры жидкости выше 100 ˚С около 30 мин. Если чайник автоматически отключается, длительная термообработка вообще невозможна.
- Риск попадания в воду твердых взвешенных частиц. С одной стороны, образующиеся в кипятке нерастворимые частицы оседают на стенки сосуда, и это плюс, так как вода становится чище. С другой стороны — для оседания нужно время, то есть кипяток должен немного отстояться. Если приготовить чай или кофе сразу, все взвеси осядут в организме.
- Потеря кислорода. В кипятке практически не остается кислорода, необходимого для связывания питательных веществ и доставки их в органы через клетки крови.
- Низкий уровень минерализации. При термообработке жидкость становится более мягкой. Хорошо, если изначально Н2О была чрезмерно минерализована. Если же минерализация была в пределах нормы и снизилась при нагревании, дневной рацион нужно обогатить витаминами.
- Образование вредных соединений хлора. Как только температура достигает 100˚С, хлор вступает в реакцию с иными компонентами, образуя канцерогенные соединения: тригалометаны, диоксины, увеличивая риск онкопатологий, мутаций.
- Наличие вредных веществ. Нагревание не поможет избавиться от пестицидов, хлора, тяжелых металлов, нефтепродуктов, радионуклидов. Все эти вещества в идеале должны либо вовсе отсутствовать, либо быть в ничтожно малых количествах. Если их уровень высок, даже после кипячения воду употреблять опасно.
- Образование «тяжелой» воды. При кипячении в молекулах Н2О вместо Н появляется дейтерий — тяжелый изотоп водорода. Это вредное соединение, но не стоит паниковать. Согласно исследованиям физико-химика, академика Петрянова-Соколова И.В., для получении литра жидкости с концентрацией дейтерия 0,15% (в природной содержится 0,015% дейтерия), нужно налить в чайник объем Н2О, превышающий массу Земли в 300 млн. раз. Хотя образование дейтерия в кипятке ничтожно мало, нельзя недооценивать его негативное влияние на здоровье.
