การเดือดคือกระบวนการเปลี่ยนสถานะรวมของสาร เมื่อเราพูดถึงน้ำ เราหมายถึงการเปลี่ยนจากของเหลวเป็นไอ สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าการเดือดไม่ใช่การระเหย ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้แม้ที่อุณหภูมิห้อง นอกจากนี้อย่าสับสนกับการเดือดซึ่งเป็นกระบวนการให้น้ำร้อนถึงอุณหภูมิที่กำหนด ตอนนี้เราเข้าใจแนวคิดแล้ว เราก็สามารถระบุได้ว่าอุณหภูมิของน้ำเดือดเท่าไร
กระบวนการ
กระบวนการเปลี่ยนสถานะของการรวมกลุ่มจากของเหลวเป็นก๊าซนั้นซับซ้อน และถึงคนจะมองไม่เห็น แต่ก็มี 4 ด่าน:
- ในระยะแรก ฟองเล็กๆ จะก่อตัวที่ด้านล่างของภาชนะที่อุ่น นอกจากนี้ยังสามารถเห็นได้จากด้านข้างหรือบนผิวน้ำ เกิดจากการขยายตัวของฟองอากาศซึ่งมักพบในรอยร้าวของภาชนะที่อุ่นน้ำร้อน
- ในขั้นตอนที่สอง ปริมาณฟองอากาศจะเพิ่มขึ้น พวกมันทั้งหมดเริ่มพุ่งขึ้นสู่ผิวน้ำเนื่องจากข้างในนั้นมีไอน้ำอิ่มตัวซึ่งเบากว่าน้ำ เมื่ออุณหภูมิความร้อนสูงขึ้น ความดันของฟองอากาศจะเพิ่มขึ้น และพวกมันถูกผลักขึ้นสู่ผิวน้ำเนื่องจากแรงของอาร์คิมิดีสที่รู้จักกันดี ได้ยินเสียงฟองสบู่ที่มีลักษณะเฉพาะเมื่อฟองอากาศขยายตัวและหดตัวอย่างต่อเนื่อง
- ในขั้นตอนที่ 3 จะเห็นฟองอากาศจำนวนมากบนพื้นผิว เริ่มแรกทำให้เกิดความขุ่นในน้ำ กระบวนการนี้นิยมเรียกว่า "ต้มกุญแจสีขาว" และใช้เวลาไม่นาน
- ในขั้นตอนที่สี่ น้ำจะเดือดจัด ฟองสบู่แตกขนาดใหญ่ปรากฏขึ้นบนผิวน้ำ กระเด็นได้ บ่อยครั้งที่การกระเด็นหมายความว่าของเหลวมีอุณหภูมิสูงสุดแล้ว ไอน้ำจะเริ่มออกมาจากน้ำ
เป็นที่รู้กันว่าน้ำเดือดที่อุณหภูมิ 100 องศา ซึ่งทำได้แค่ขั้นที่สี่เท่านั้น
อุณหภูมิไอน้ำ
ไอน้ำเป็นหนึ่งในสภาวะของน้ำ เมื่อมันเข้าสู่อากาศก็เหมือนกับก๊าซอื่น ๆ มันออกแรงกดบนมัน ในระหว่างการทำให้เป็นไอ อุณหภูมิของไอน้ำและน้ำจะคงที่จนกว่าของเหลวทั้งหมดจะเปลี่ยนสถานะการรวมตัว ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อเดือด พลังงานทั้งหมดจะถูกใช้เพื่อเปลี่ยนน้ำให้เป็นไอน้ำ
ตอนเริ่มเดือด ชุ่มฉ่ำไอน้ำอิ่มตัวซึ่งหลังจากการระเหยของของเหลวทั้งหมดจะแห้ง หากอุณหภูมิเริ่มสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำ ไอน้ำดังกล่าวจะถูกทำให้ร้อนจัด และในแง่ของคุณลักษณะก็จะเข้าใกล้แก๊สมากขึ้น
ต้มน้ำเกลือ
เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะรู้ว่าอุณหภูมิของน้ำที่มีปริมาณเกลือสูงเดือดแค่ไหน เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าควรจะสูงขึ้นเนื่องจากมี Na+ และ Clion ในองค์ประกอบ ซึ่งครอบครองพื้นที่ระหว่างโมเลกุลของน้ำ องค์ประกอบทางเคมีของน้ำกับเกลือนี้แตกต่างจากของเหลวสดทั่วไป
ความจริงก็คือในน้ำเกลือมีปฏิกิริยาไฮเดรชั่น - กระบวนการของการยึดโมเลกุลของน้ำกับไอออนของเกลือ พันธะระหว่างโมเลกุลของน้ำจืดนั้นอ่อนกว่าที่เกิดขึ้นระหว่างการให้น้ำ ดังนั้นของเหลวที่เดือดกับเกลือที่ละลายน้ำจะใช้เวลานานกว่า เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โมเลกุลในน้ำที่มีเกลือจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น แต่มีโมเลกุลน้อยกว่า ซึ่งเป็นสาเหตุที่การชนกันระหว่างโมเลกุลเหล่านี้เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ส่งผลให้มีการผลิตไอน้ำน้อยลงและแรงดันไอน้ำจึงต่ำกว่าหัวไอน้ำของน้ำจืด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้พลังงาน (อุณหภูมิ) มากขึ้นสำหรับการกลายเป็นไออย่างสมบูรณ์ โดยเฉลี่ย ในการต้มน้ำ 1 ลิตรที่มีเกลือ 60 กรัม จำเป็นต้องเพิ่มจุดเดือดของน้ำ 10% (นั่นคือ 10 องศาเซลเซียส)
ขึ้นอยู่กับความเดือดของแรงดัน
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าบนภูเขาโดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบทางเคมีของน้ำ จุดเดือดจะลดลง ทั้งนี้เนื่องมาจากความกดอากาศที่ระดับความสูงด้านล่าง. ความดันปกติจะถือเป็น 101.325 kPa ด้วยจุดเดือดของน้ำคือ 100 องศาเซลเซียส แต่ถ้าคุณปีนขึ้นไปบนภูเขาที่มีแรงดันเฉลี่ย 40 kPa น้ำก็จะเดือดที่ 75.88 C แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าการทำอาหารบนภูเขาจะใช้เวลาเกือบครึ่งเวลา สำหรับการอบชุบผลิตภัณฑ์จำเป็นต้องมีอุณหภูมิที่แน่นอน
เชื่อกันว่าที่ระดับความสูง 500 เมตรเหนือระดับน้ำทะเล น้ำจะเดือดที่ 98.3 C และที่ระดับความสูง 3000 เมตร จุดเดือดจะเป็น 90 C
โปรดทราบว่ากฎหมายนี้ทำงานในทิศทางตรงกันข้ามเช่นกัน หากวางของเหลวในขวดปิดซึ่งไอไม่สามารถผ่านได้ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและเกิดไอน้ำ ความดันในขวดนี้จะเพิ่มขึ้น และการเดือดที่ความดันสูงจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น ตัวอย่างเช่น ที่ความดัน 490.3 kPa จุดเดือดของน้ำจะอยู่ที่ 151 C
ต้มน้ำกลั่น
น้ำกลั่นเป็นน้ำบริสุทธิ์ที่ไม่มีสิ่งเจือปน มักใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์หรือทางเทคนิค เนื่องจากน้ำดังกล่าวไม่มีสิ่งเจือปน จึงไม่ใช้สำหรับประกอบอาหาร เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าน้ำกลั่นเดือดเร็วกว่าน้ำจืดธรรมดา แต่จุดเดือดยังคงเหมือนเดิม - 100 องศา อย่างไรก็ตาม เวลาเดือดจะต่างกันเพียงเล็กน้อย - เพียงเสี้ยววินาที
ในกาน้ำชา
คนมักสงสัยน้ำเดือดในกาต้มน้ำที่อุณหภูมิเท่าไหร่เนื่องจากเป็นอุปกรณ์เหล่านี้ที่ใช้ต้มของเหลว โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่าความดันบรรยากาศในอพาร์ตเมนต์เท่ากับค่ามาตรฐานและน้ำที่ใช้ไม่มีเกลือและสิ่งสกปรกอื่น ๆ ที่ไม่ควรอยู่ที่นั่นจากนั้นจุดเดือดก็จะเป็นมาตรฐาน - 100 องศา แต่ถ้าน้ำมีเกลือ จุดเดือดอย่างที่เรารู้อยู่แล้วจะสูงขึ้น
สรุป
ตอนนี้คุณก็รู้แล้วว่าน้ำเดือดที่อุณหภูมิเท่าใด และความดันบรรยากาศและองค์ประกอบของของเหลวส่งผลต่อกระบวนการนี้อย่างไร ไม่มีอะไรซับซ้อนในเรื่องนี้และเด็ก ๆ จะได้รับข้อมูลดังกล่าวที่โรงเรียน สิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้คือเมื่อความดันลดลง จุดเดือดของของเหลวก็ลดลงด้วย และเมื่อเพิ่มขึ้นก็จะเพิ่มขึ้นด้วย
บนอินเทอร์เน็ต คุณจะพบตารางต่างๆ มากมายที่บ่งบอกถึงการพึ่งพาจุดเดือดของของเหลวต่อความกดอากาศ มีให้ทุกคนและนักเรียน นักเรียน หรือแม้แต่ครูในสถาบันก็ใช้กันอย่างแข็งขัน