В отличие от испарения, которое происходит при любой температуре жидкости, другой вид парообразования — кипение — возможен лишь при совершенно определенной (при данном давлении) температуре — температуре кипения.
Пронаблюдаем это явление на опыте. Начнем нагревать воду в открытом стеклянном сосуде, периодически измеряя ее температуру. Через некоторое время мы увидим, как дно и стенки сосуда покроются пузырьками (рис. 82, а). Они образуются в результате расширения мельчайших пузырьков воздуха, существующих в углублениях и микротрещинах не полностью смачиваемых стенок сосуда.
По мере роста температуры интенсивность испарения воды внутрь этих пузырьков возрастает. Поэтому количество водяного пара, а вместе с ним и давление внутри пузырьков постепенно увеличиваются. При приближении температуры нижних слоев воды к 100 °С давление внутри пузырьков сравнивается с давлением, существующим вокруг них, после чего пузырьки начинают расширяться. С увеличением объема пузырьков растет и действующая на них выталкивающая (архимедова) сила. Под действием этой силы наиболее крупные пузырьки отрываются от стенок сосуда и поднимаются вверх. Если верхние слои воды еще не успели нагреться до 100 °С, то в такой (более холодной) воде часть водяного пара внутри пузырьков конденсируется и уходит в воду; пузырьки при этом сокращаются в размерах, и сила тяжести заставляет их снова опускаться вниз. Здесь они опять увеличиваются и вновь начинают всплывать вверх. Попеременное увеличение и уменьшение пузырьков внутри воды сопровождается возникновением в ней характерных звуковых волн: закипающая вода «шумит».
Когда вся вода прогреется до 100 °С, поднявшиеся наверх пузырьки уже не сокращаются в размерах, а лопаются на поверхности воды, выбрасывая пар наружу (рис. 82, б). Возникает характерное бульканье — вода кипит.
Кипением называется интенсивное парообразование, при котором внутри жидкости растут и поднимаются вверх пузырьки пара. Оно начинается после того, как давление внутри пузырьков сравнивается с давлением в. окружающей жидкости.
Во время кипения температура жидкости и пара над ней не меняется. Она сохраняется неизменной до тех пор, пока вся жидкость не выкипит.
Температура, при которой кипит жидкость, называется температурой кипения.
Температура кипения зависит от давления, оказываемого на свободную поверхность жидкости. При увеличений этого давления рост и подъем пузырьков внутри жидкости начинается при большей температуре, при уменьшении давления — при меньшей температуре.
Температуру кипения различных веществ при нормальном атмосферном давлении можно найти в таблице 11.
Всем известно, что вода кипит при 100 °С. Но не следует забывать, что это справедливо лишь при нормальном атмосферном давлении (примерно 101 кПа). При увеличении давления температура кипения воды возрастает. Так, например, в кастрюлях-скороварках пищу варят под давлением около 200 кПа. Температура кипения воды при этом достигает 120 °С. В воде такой температуры процесс «варения» происходит значительно быстрее, чем в обычном кипятке. Этим и объясняется название «скороварка».
И наоборот, при понижении давления температура кипения воды становится меньше 100 °С. Например, в горных районах (на высоте 3 км, где давление атмосферы составляет 70 кПа) вода кипит при 90 °С. Поэтому жителям этих районов, использующим такой кипяток, требуется значительно больше времени для приготовления пищи, чем жителям равнин. А сварить в этом кипятке, например, куриное яйцо вообще невозможно, так как белок при температуре ниже 100 °С не сворачивается.
Уменьшение температуры кипения жидкости может играть и полезную роль. Так, например, при нормальном атмосферном давлении жидкий фреон кипит при температуре около 30 °С. При уменьшении же давления температуру кипения фреона можно сделать ниже 0 °С. Это используется в испарителе холодильника. Благодаря работе компрессора в нем создается пониженное давление, и фреон начинает превращаться в пар, отнимая теплоту от стенок камеры. Благодаря этому и происходит понижение температуры внутри холодильника.
Из таблицы 11 видно, насколько сильно могут отличаться температуры кипения различных веществ при одном и том же атмосферном давлении. Например, жидкий кислород кипит при –183 °С, а железо — при 2750 °С.
Различие в температурах кипения разных веществ находит широкое применение в технике, например в процессе перегонки нефти. При нагревании нефти до 360 °С та ее часть (мазут), которая имеет большую температуру кипения, остается в ней, а те ее части, у которых температура кипения ниже 360 °С, испаряются. Из образовавшегося пара получают бензин и некоторые другие виды топлива.
1. Что такое кипение? 2. Почему закипающая вода «шумит»? 3. Становится ли жидкость горячее в процессе кипения? 4. Где кипящая вода горячее: на уровне моря, на вершине горы или в глубокой шахте? 5. На чем основан принцип действия кастрюли-скороварки? 6. Используя рисунок 83, объясните, как можно заставить кипеть воду при обычной комнатной температуре. 7. За счет чего происходит понижение температуры внутри холодильника?
Экспериментальное задание. Возьмите большую кастрюлю с водой. Поместите в нее маленькую кастрюлю (тоже с водой) так, чтобы она плавала, не касаясь дна большой кастрюли. Поставьте их на плиту и начните нагревать. Что будет с водой в маленькой кастрюле, когда в большой кастрюле она будет кипеть? Почему? Бросьте в большую кастрюлю горсть соли. Что после этого произойдет с водой в маленькой кастрюле? Объясните наблюдаемое явление. Что можно сказать о температуре кипения соленой воды?
Все, что окружает нас в повседневной жизни, можно представить в виде физических и химических процессов. Мы постоянно производим массу манипуляций, которые выражаются формулами и уравнениями, даже не подозревая об этом. Одним из таких процессов является кипение. Это то явление, которое используют абсолютно все хозяйки во время приготовления пищи. Оно кажется нам абсолютно обыденным. Но давайте взглянем на процесс кипения с точки зрения науки.
Еще со школьного курса физики известно, что вещество может быть в жидком и газообразном состоянии. Процесс трансформации жидкости в состояние пара — кипение. Это происходит только при достижении или превышении определенного температурного режима. Участвует в данном процессе и давление, его необходимо обязательно учитывать. У каждой жидкости существует собственная температура кипения, запускающая процесс образования пара.
В этом заключается существенная разница между кипением и испарением, происходящим при любом температурном режиме жидкости.
Как происходит кипение?
Если вы когда-нибудь кипятили воду в стеклянной посуде, то наблюдали за образованием пузырьков на стенках емкости в процессе нагревания жидкости. Они образовываются благодаря тому, что в микротрещинах посуды скапливается воздух, который при нагревании начинает расширяться. Пузырьки состоят из паров жидкости, находящихся под давлением. Эти пары называют насыщенными. По мере нагревания жидкости увеличивается давление в пузырьках воздуха и они увеличиваются в размерах. Естественно, что они начинают подниматься наверх.
Но, если жидкость еще не достигла температуры кипения, то в верхних слоях пузырьки охлаждаются, давление снижается и они оказываются на дне емкости, где снова нагреваются и поднимаются вверх. Этот процесс знаком каждой хозяйке, вода будто начинает шуметь. Как только температура жидкости в верхних и нижних слоях сравнивается, пузырьки начинаются подниматься на поверхность и лопаться — происходит кипение. Это возможно только тогда, когда давление внутри пузырьков становится одинаковым с давлением самой жидкости.
Температура кипения
Как мы уже упоминали, каждая жидкость имеет свой температурный режим, при котором начинается процесс закипания. Причем в течение всего процесса температура вещества остается неизменной, вся выделенная энергия затрачивается на парообразование. Поэтому у нерадивых хозяек сгорают кастрюли — все их содержимое выкипает и начинает нагреваться сама емкость.
Температура кипения находится в прямо пропорциональной зависимости от давления, оказываемого на всю жидкость, точнее, на ее поверхность. В школьном курсе физике указано, что вода начинает кипеть при температуре в сто градусов по Цельсию. Но мало кто помнит, что данное утверждение верно только в условиях нормального давления. За норму принято считать величину в сто один килопаскаль. Если увеличить давление, то кипение жидкости будет происходить при другой температуре.
Это физическое свойство используют производители современных бытовых приборов. Примером может послужить скороварка. Всем хозяйками известно, что в подобных устройствах пища готовится гораздо быстрее, чем в обычных кастрюлях. С чем это связано? С давлением, которое образуется в скороварке. Оно в два раза превышает норму. Поэтому и кипение воды происходит приблизительно при ста двадцати градусов по Цельсию.
Если вы когда-либо были в горах, то наблюдали обратный процесс. На высоте вода начинает закипать при девяноста градусах, что существенно затрудняет процесс приготовления пищи. С этими трудностями хорошо знакомы местные жители и альпинисты, проводящие в горах все свободное время.
Еще немного о кипении
Многие слышали такое выражение, как «точка кипения» и, вероятно, удивились, что мы его не упомянули в статье. На самом деле мы уже его описали. Не спешите перечитывать текст. Дело в том, что в физике точка и температура процесса кипения считаются идентичными.
В научном мире разделение в данной терминологии производится только в случае смешения различных жидких веществ. В такой ситуации определяется именно точка кипения, причем наименьшая из всех возможных. Именно она и берется за норму для всех составных частей смеси.
Вода: интересные факты о физических процессах
В лабораторных опытах физики всегда берут жидкость без примесей и создают абсолютно идеальные внешние условия. Но в жизни все происходит немного иначе, ведь зачастую мы подсаливаем воду или добавляем в нее различные приправы. Какова будет температура кипения в этом случае?
Соленая вода требует более высокой температуры для закипания, чем пресная. Это связано с примесями натрия и хлора. Их молекулы сталкиваются между собой, и на их нагревание требуется значительно более высокая температура. Существует определенная формула, позволяющая вычислить температуру кипения соленой воды. Учтите, что шестьдесят граммов соли на один литр воды, увеличивают температуру кипения на десять градусов.
А может ли кипеть вода в вакууме? Ученые доказали, что может. Вот только температура кипения в этом случае должна достигать предела трехсот градусов по Цельсию. Ведь в вакууме давление составляет всего лишь четыре килопаскаля.
Все мы кипятим воду в чайнике, поэтому знакомы с таким неприятным явлением, как «накипь». Что это такое и почему она образуется? На самом деле все просто: пресная вода имеет разную степень жесткости. Она определяется количеством примесей в жидкости, чаще всего в ней содержатся различные соли. В процессе кипячения они трансформируются в осадок и в больших количествах превращаются в накипь.
Может ли кипеть спирт?
Кипение спирта используется в процессе самогоноварения и называется дистилляцией. Этот процесс напрямую зависит от количества воды в спиртовом растворе. Если взять за основу чистый этиловый спирт, то температура его кипения будет приближена к семидесяти восьми градусам по Цельсию.
Если вы добавляете в спирт воду, то температура кипения жидкости увеличивается. В зависимости от концентрации раствора он будет закипать в промежутке от семидесяти восьми градусов до ста градусов по Цельсию. Естественно, что в процессе кипения спирт превратится в пар за более короткий временной интервал, чем вода.
Обобщающий урок физики по тепловым явлениям в 8-м классе. Тема: «Физика за чайным столом»
Разделы: Физика
Закрепление, обобщение и углубление знаний, полученных при изучении тем «Тепловые явления» и «Изменение агрегатных состояний вещества»
Развитие интереса к физике, формирование умений взглянуть на изучаемые явления под другим углом зрения. Повышение активности и творческого мышления.
Воспитание культуры общения друг с другом, ответственности за выполнение своей работы перед товарищами.
Устал — проси чаю.
Жарко — выпей чаю.
Хочешь согреться — пей чай.
(грузинская мудрость)
I. Вступление учителя
Сегодня у нас необычный урок и тема необычная. Мы ежедневно бываем на кухне и пьем чай. Но порой и не задумываемся над тем, что делаем сами, почему делаем так, а не иначе. Так вот сегодня мы должны будем объяснить многие наши действия на кухне с точки зрения физики. Работать будем в группах, соревнуясь между собой. Мы должны будем объяснить все наши действия, когда ставим кипятить чай.
II. Организация деятельности учащихся
1 действие – ставим чайник на огонь
Вопрос 1 группе:
— Для чего мы накрываем чайник крышкой? (чтобы уменьшить теплообмен с окружающей средой)
— Какой чайник быстрее закипит с открытой или с закрытой крышкой? (Из чайника с открытой крышкой в процессе нагревания будут уходить в воздух наиболее быстрые молекулы, унося с собой энергию)
Вопрос 2 группе:
— Почему электрические чайники и самовары делают блестящими?
— Чтобы энергия не уходила благодаря излучению.
Вопрос 3 группе:
— Почему перед кипением чайник шумит?
— В воде есть растворимый воздух, который при нагревании образует мелкие пузырьки, в этих пузырьках образуется водяной пар. Под действием архимедовой силы эти пузырьки поднимаются вверх, попадая при этом в еще не прогретые слои воды. Водяной пар в пузырьках конденсируется, пузырьки сильно сжимаются, и в жидкости распространяется звук, импульс.
2 Действие — нагревание и кипение чая
Учитель: — Пока чай закипает, мы с вами поработаем.
Групповая работа: каждая группа получает по три вопроса:
1) Пар или кипяток сильнее обжигает? Почему?
— Пар, так как на образование пара затрачивается больше энергии. При ожоге паром выделяется энергия Q=Lm+cm(t2-t1), а кипятком только Q=cm(t2-t1).
2) Чем больше времени находится в употреблении эмалированный чайник, тем медленнее закипает в нем вода. Почему?
— На стенках чайника образуется накипь, которая обладает плохой теплопроводностью.
3) Можно ли заставить кипеть воду, не нагревая ее?
— Можно, если уменьшить давление.
1) Какой чайник светлый или темный быстрее остынет?
— Темный. Темные тела лучше принимают энергию излучения и лучше отдают.
2) Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в другой кастрюле с кипящей водой?
— Нет. Чтобы вода закипела во второй кастрюле ей необходимо сообщать тепло от более нагретого тела. Вода в первой кастрюле не может быть нагрета выше температуры кипения. Поэтому температура воды во второй кастрюле может лишь сравняться с температурой воды в первой кастрюле.
3) В двух одинаковых чайниках, поставленных на одинаковые горелки, кипит вода. У одного из них крышка часто подпрыгивает, а другого неподвижна. Почему?
— У которого часто подпрыгивает, у того воды больше и образовавшийся пар толкает крышку, а у другого чайника воды мало и поэтому весь пар выходит через носик.
1) Некоторые хозяйки, желая ускорить варку, усиливают огонь под кастрюлей, в которой кипит вода. Правилен ли это прием?
— Нет, так как когда вода кипит, то температура кипения не меняется, и чтобы она продолжала кипеть, достаточно небольшого огня.
2) В одном чайнике сырая вода, в другом кипяченая той же температуры. Какая быстрее закипит?
— Сырая, так как в ней больше воздуха.
2) «Незнайка на Луне» Носов.
«Винтик и Шпунтик, находясь в состоянии невесомости, захотели вскипятить чай. Вначале все шло хорошо, но через несколько минут Винтик и Шпунтик увидели, как из носика чайника начала пузырем вылезать вода, словно ее кто-то выталкивал изнутри. Шпунтик поскорей заткнул носик чайника пальцем, но вода тут же начала вылезать из-под крышки. Этот пузырь становился все больше, наконец, оторвался от крышки, и трясясь, словно был сделан из жидкого студня, поплыл по воздуху.»
Почему Винтик и Шпунтик не смогли вскипятить воду в невесомости?
— В невесомости невозможна конвекция. Нижний слой воды в чайнике нагревается и превращается в пар. Пар, расширяясь, вытесняет холодную воду из чайника.
3 Действие — заваривание чая
Чай вскипел — пора его заваривать. Вкус чая зависит от того, правильно ли заварен чай. Заварить его нужно так, чтобы вкусовые качества, входящие в состав чайного листа в возможно большем количестве перешли в воду. На каком физическом явлении происходит процесс заваривания чая? (Диффузия)
Вызвать к демонстративному столу по одному человеку из команд.
Вопросы к вышедшим ученикам:
1) Какой чайник металлический или фарфоровый ты выбираешь для заваривания чая? Почему?
— Фарфоровый, т.к. он обладает худшей теплопроводностью, чем металлический, а значит, в нем будет более высокая температура.
2) Как правильно заварить чай?
— Сначала надо запарник обдать кипятком. Затем положить заварку (1 ч. л.), налить кипятку и закрыть полотенцем на 4 — 5 минут.
3) На столе различная посуда: металлические кружки, стеклянные и фарфоровые чашки. Какую посуду ты выбрал, чтобы выпить чай? Почему?
— Фарфоровую или стеклянную чашку, чтобы не обжечься.
4 Действие — разливание чая
Фронтально вопросы командам.
1) Что делаем, прежде чем разлить чай в стаканы и для чего? Какую ложку выгоднее использовать алюминиевую или серебряную?
— Опускаем серебряную ложку.
2) Какие лучше использовать стаканы толстостенные или тонкостенные?
— Тонкостенные, так как они прогреваются быстрее и равномерно. Толстостенные внутри нагреваются, а снаружи нет. Поэтому стакан может разбиться.
3) Что раньше наливать в стакан заварку или кипяток?
— Заварку, так как ее температура ниже и процесс перемешивания происходит быстрее.
Вопросы всем — кто быстрее ответит.
1) Надо сохранить горячим чай для родителей. Какое устройство для этого используем. Рассказать о нем. (термос)
2) Необходимо остудить кипяток, чтобы выпить лекарство. Куда поставить для этого чайник на лед или лед положить на крышку?
— Лед положить на крышку. Верхний слой воды охлаждается и опускается вниз, теплые поднимаются, благодаря конвекции. Также вокруг куска льда слои воздуха будут опускаться вниз, охлаждая чайник.
3) Молоко кипятим. Также оно кипит, как вода или нет? Почему?
— Наличие жира в молоке приводит к образованию на поверхности молока масленой пленки. Пар, образующийся из пузырьков, заставляет подниматься пленку. Поэтому молоко, как бы разбухает, увеличиваясь в объеме и «убегает».
4) Рассеянная хозяйка поставила самовар без воды — самовар распаивается. Почему в запаянной посуде можно кипятить воду и посуда не распаивается, а без воды распаивается?
— Потому что в посуде с водой вся подводимая энергия идет на нагревание воды и ее дальнейшее кипение. А в посуде без воды вся энергия идет на нагревание сосуда и дальнейшее плавление припоя.
5) Пар, как и любой газ невидим. Почему же над кипящим чайником мы видим облако?
— Видим туман, образованный в результате конденсации пара в капельки воды.
Итак, мы сегодня на уроке увидели, что наука физика помогает ясно и четко отвечать на вопросы и объяснять явления, связанные с чаепитием. Чаще задумывайтесь над тем, что происходит в природе, технике, быту, чаще задавайте себе вопросы «почему?» и ищите ответы на эти «почему».
1. Пар или кипяток сильнее обжигает? Почему.
2. Чем большее время находится в употреблении эмалированный чайник, тем медленнее закипает в нем вода. Почему?
3. Можно ли заставить кипеть воду, не нагревая ее?
1. Какой чайник светлый или темный быстрее остынет?
2. Будет ли кипеть вода в кастрюле, которая плавает в другой кастрюле с кипящей водой?
3. В двух одинаковых чайниках, поставленных на одинаковые горелки, кипит вода. У одного из них крышка часто подпрыгивает, а у другого неподвижна. Почему?
1. Некоторые хозяюшки, желая ускорить варку, усиливают огонь под кастрюлей, в которой кипит вода. Правильный ли это прием?
2. В одном чайнике сырая вода, в другом кипяченая той же температуры. Какая быстрее закипит?
3. «Незнайка на Луне» Н. Носов.
«Винтик и Шпунтик, находясь в состоянии невесомости, захотели вскипятить чай. В начале все шло хорошо, но через несколько минут Винтик и Шпунтик увидели, как из носика чайника начала пузырем вылезать вода, словно ее кто-нибудь выталкивал изнутри. Шпунтик поскорей заткнул носик чайника пальцем, но вода тут же начала вылезать пузырем из-под крышки. Этот пузырь становился все больше, наконец, оторвался от крышки, и трясясь, словно был сделан из жидкого студня, поплыл по воздуху.» Чем объяснить происшедшее? Почему Винтик и Шпунтик не смогли вскипятить воду в чайнике?
Каталог статей
Вода́ (оксид водорода) — прозрачная жидкость, не имеющая цвета (в малом объёме) и запаха. Химическая формула: Н2O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, лёд на полюсах).
Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).
Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды.
Физические свойства
Вода обладает рядом необычных особенностей:
• При таянии льда его плотность увеличивается (с 0,9 до 1 г/см³). Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.
• При нагревании от 0 °C до 4 °C (точнее, 3,98 °C) вода сжимается. Благодаря этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода как менее плотная остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.
• Высокая температура и удельная теплота плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг), температура кипения (100 °C) и удельная теплота парообразования (2250 КДж/кг [1]), по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом.
• Высокая теплоёмкость жидкой воды.
• Высокое поверхностное натяжение.
• Отрицательный электрический потенциал поверхности воды.
Все эти особенности связаны с наличием водородных связей. Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По причине этого, а также того, что ион водорода не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома соседней молекулы. Благодаря этому, каждый атом кислорода притягивается к атомам водорода других молекул и наоборот. Каждая молекула воды может участвовать максимум в четырёх водородных связях: 2 атома водорода — каждый в одной, а атом кислорода — в двух; в таком состоянии молекулы находятся в кристалле льда. При таянии льда часть связей рвётся, что позволяет уложить молекулы воды плотнее; при нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4 °С этот эффект становится слабее, чем тепловое расширение. При испарении рвутся все оставшиеся связи. Разрыв связей требует много энергии, отсюда высокая температура и удельная теплота плавления и кипения и высокая теплоёмкость. Вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.
По сходным причинам вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества.
Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде. Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.
Чистая (не содержащая примесей) вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H3O+) и гидроксильных ионов HO- составляет 0,1 мкмоль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.
Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия микроволновой печи.
При атмосферном давлении вода замерзает (превращается в лёд) при температуре в 0 °C и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 °C. При снижении давления температура плавления воды медленно растёт, а температура кипения — падает. При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01 °C. Такое давление и температура называются тройной точкой воды. При более низком давлении вода не может находиться в жидком состоянии, и лёд превращается непосредственно в пар. Температура возгонки льда падает со снижением давления.
При росте давления температура кипения воды растёт, плотность водяного пара в точке кипения тоже растёт, а жидкой воды — падает. При температуре 374 °C (647 K) и давлении 22,064 МПа (218 атм) вода проходит критическую точку. В этой точке плотность и другие свойства жидкой и газообразной воды совпадают. При более высоком давлении нет разницы между жидкой водой и водяным паром, следовательно, нет и кипения или испарения.
Так же возможны метастабильные состояния — пересыщенный пар, перегретая жидкость, переохлаждённая жидкость. Эти состояния могут существовать длительное время, однако они неустойчивы и при соприкосновении с более устойчивой фазой происходит переход. Например, нетрудно получить переохлаждённую жидкость, охладив чистую воду в чистом сосуде ниже 0 °C, однако при появлении центра кристаллизации жидкая вода быстро превращается в лёд.
Изотопные модификации воды.
И кислород, и водород имеют природные и искусственные изотопы. В зависимости от типа изотопов, входящих в молекулу, выделяют следующие виды воды:
• Лёгкая вода (просто вода).
• Тяжёлая вода (дейтериевая).
• Сверхтяжёлая вода (тритиевая).
Химические свойства
Вода является наиболее распространённым растворителем на Земле, во многом определяющим характер земной химии, как науки. Большая часть химии, при её зарождении как науки, начиналась именно как химия водных растворов веществ. Её иногда рассматривают, как амфолит — и кислоту и основание одновременно (катион H+ анион OH-). В отсутствие посторонних веществ в воде одинакова концентрация гидроксид-ионов и ионов водорода (или ионов гидроксония), pKa ≈ ок. 16.
Сама по себе вода относительно инертна в обычных условиях, но её сильно полярные молекулы сольватируют ионы и молекулы, образуют гидраты и кристаллогидраты. Сольволиз, и в частности гидролиз, происходит в живой и неживой природе, и широко используется в химической промышленности.
Вода в природе
В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане, а также в виде пара. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой, а твёрдая криосферой. Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на Земле. Предположительно, зарождение жизни на Земле произошло в водной среде.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Какая вода закипает быстрее кипяченая или простая . почему?
Если начальная температура одинакова. При нагревании тела расширяются. Кислорода больше в холодной воде. Тогда и пузыри будут образовываться быстрее. Значит — холодная.
Но физику изучал давно, не верь — проверь.
Если ответ по предмету Физика отсутствует или он оказался неправильным, то попробуй воспользоваться поиском других ответов во всей базе сайта.
«Великая тайна воды» с точки зрения физики
В 2006 году Российское телевидение показало «документальный» фильм «Великая тайна воды». Рассмотрим только, те заявления, которые сделаны относительно научной точки зрения, выданы за позиции и затруднения общепризнанной науки. Аспекты коммерческой заинтересованности отдельных лиц и религиозные вопросы оставим за рамками этой статьи.
Аллоис Груббер — исследователь Австрия.
«Ни один ученый не может объяснить, например, почему плотность воды при минусовой температуре увеличивается, а при плюсовой — уменьшается.
Любое вещество при охлаждении сжимается, а вода, наоборот, расширяется.»
Вообще-то, плотность воды в интервале 4. 100°C градусов Цельсия уменьшается с ростом температуры, как и для большинства жидкостей. Аномалия относительно других жидкостей в том, что в диапазоне температур 0. 4°C плотность растет с ростом температуры. Однако, причины этого вполне объяснимы.
Большая Советская Энциклопедия, 1978:
То есть, его докторская степень получена им в неаккредитованном институте альтернативной медицины в Индии с минимальными академическими требованиями. Сам он признает, что не является ученым и что его фотографы, работающие в его «лаборатории» знают какое воздействие предполагается. Сам он свободно признает, что они проинструктированы по подбирать наиболее подходящие фотографии. Джеймс Ренди — основатель фонда просвещения — публично предложил Эмото 1000000 долларов в случае, если его результаты будут повторены в условиях двойного слепого контроля.
Квалификации еще нескольких «исследователей», задействованных в фильме, также вызывает нарекания.
«Современные технологии позволяют искусственно структурировать воду. Сегодня ученые могут сказать КАК это происходит. На вопрос ПОЧЕМУ у науки пока ответа нет.»
В данном случае, все наоборот: ученые могут сказать ПОЧЕМУ это происходит. Причиной является нехватка денежных средств на счет авторов идеи. А вот вопрос КАК это скорее юрисдикция не ученых, а следственных органов.
«По одной из гипотез в палеозойскую эру в Южном полушарии существовал континент под названием Гондвана. Мощные тектонические процессы, происходившие в земной коре 3,500,000 лет назад раскололи его на несколько частей.»
Здесь просто невежество. Распад Гондваны по гипотезе начался в мезозое, а к концу мелового — началу палеогенового периодов (68 ± 2 млн. лет) обособились современные материки и их части. [Большая советская энциклопедия]
«В лаборатории профессора Короткова был разработан прибор, позволяющий определять энергетику воды. Его работа основана на эффекте Кирлиана. Все, что помещается в сильное электромагнитное поле начинает испускать свет. Чем большей энергией обладает объект, тем ярче его свечение. Воду из Венесуэлы сравнили с обычной питьевой водой.
Ну можно сказать так, что не в два раза даже, а эта вода активнее в 40000 раз. То есть, это две принципиально разные субстанции.»
Эффект Кирлиана является разновидностью электролюминесценции — излучения света атомами или молекулами, переведенными предварительно в возбужденное состояние электрическим переменным полем частотой 10-100 кГц при напряжении между электродом и исследуемым объектом от 5 до 30 кВ. Эффект наблюдается на живых и мертвых биологических объектах, а также на неорганических образцах самого разного характера. В последнее время активно пропагандируется идея использования данного эффекта в диагностике: считается, что каждому органу и его заболеваниям соответствует воспроизводимая картина. Интенсивность и конфигурация излучения зависит от многих параметров — таких, как психоэмоциональное состояние испытуемого, состояние его сердечно-сосудистой системы и т.д. Физиологические механизмы такой зависимости тоже, в общем, достаточно ясны. Например, если человек находится в состоянии стресса или во время гипертонического криза или ему просто холодно, в крови циркулирует много адреналина. Кожные кровеносные сосуды при этом сужены, кровоснабжение кожи — низкое, покровы сухие и холодные. Очевидно, в таких условиях можно ожидать снижения интенсивности излучения. Напротив, при увеличении кровоснабжения, например, при воспалении, излучение усилится. Однако, слишком разные воздействия или изменения в организме могут привести к однотипным изменениям излучения — это с одной стороны, а с другой — при весьма сходных состояниях картины излучения могут быть весьма разными. [В.А.Березовский, Н.Н.Колотилов «Биофизические характеристики тканей человека»]Эффект Кирлиана не фиксирует «энегретики» воды. Его загадочность связана с внешней формой свечения, редко наблюдаемой в повседневности и чем-то эстетически напоминающей о сказках, магии и т.д.
«Совсем недавно было открыто новое свойство природной воды. Оказалась, что такая вода способна гореть. Горение природной воды — там горит сама вода. И она горит именно потому, что она особым образом структурирована. Горение на строгом научном языке — это процесс окисления с выделением тепла и света. Вода же горит при температуре окружающей среды, а выделяемый свет фиксируется с помощью сверх чувствительных приборов.»
Шикарный пример для двоечников по химии!
Любая физико-химическая связь (здесь — кластер воды) обладает отрицательной потенциальной энергией («потенциальная яма»). Связи потому и существуют, что для их преодоления нужна затрата энергии — это причина их стабильности и существования. Таким образом, на разрыв связи нужна внешняя энергия и такая реакция будет происходить эндотермически т.е. с поглощением, а не с выделением энергии. При сгорании веществ — связи образуются, а не разрываются (разрываются более слабые связи, чем формируются).
«Непрерывно активируется кислород, и непрерывно сгорает какая-то органика.»
Забавно слушать, как последующее предложение напрочь перечеркивает предыдущее: горит все-же не сама вода из-за своей структуры, а сгорает органика с участием кислорода.
«Для любого горения, чего угодно, нужно хоть какое-то количество воды.»
Курьезно, интересно, для желтой газетенки заявление сгодится, только к реальному положению вещей не имеет отношения. Неужели у химиков будут сомнения, что для сгорания металлических опилок в среде кислорода понадобится хоть сколько-нибудь воды?
«. Ваша голова полна воды. «
Совет 1: Почему вода закипает
- Почему вода закипает
- Почему нельзя повторно кипятить кипяченую воду
- Что происходит с водой при нагревании
Давайте проследим за процессом кипения, начиная с того момента, когда на нагретом дне сосуда (кастрюли или чайника) образуются первые пузырьки. Кстати, а почему они образуются? Да потому, что тонкий слой воды, непосредственно соприкасающийся с дном сосуда, нагрелся до температуры 100 градусов. И, согласно физическим свойствам воды, начал превращаться из жидкого состояния в газообразное.
Итак, первые пузырьки, пока еще маленькие, начинают медленно всплывать – на них действует выталкивающая сила, по-другому называемая Архимедовой – и почти сразу же снова опускаются ко дну. Почему? Да потому, что сверху вода еще недостаточно прогрета. Соприкоснувшись с более холодными слоями, пузырьки как бы «сморщиваются», теряют объем. И, соответственно, тут же уменьшается Архимедова сила. Пузырьки опускаются на дно, и «лопаются» от силы тяжести водяного столба.
Но нагрев продолжается, все новые и новые слои воды принимают температуру, близкую к 100 градусам. Пузырьки уже не опускаются на дно. Они стремятся достичь поверхности, но самый верхний слой еще существенно холоднее, поэтому, соприкоснувшись с ним, каждый пузырек снова уменьшается в размерах (из-за того, что часть водяного пара, заключенного в нем, охлаждаясь, превращается в воду). Из-за этого он начинает опускаться вниз, но, попав в горячие слои, уже принявшие температуру 100 градусов, опять увеличивается в размерах. Поскольку сконденсированный пар снова становится паром. Огромное количество пузырьков снуют то вверх, то вниз, попеременно уменьшаясь и увеличиваясь в размерах, производя характерный шум.
И вот, наконец, наступает момент, когда вся водяная толща, включая самый верхний слой, приняла температуру 100 градусов. Что будет происходить на этом этапе? Пузырьки, поднимаясь кверху, беспрепятственно достигают поверхности. И вот тут-то, на границе раздела двух сред, происходит «бурление»: они лопаются, выпуская на свободу водяной пар. И этот процесс при условии постоянного нагрева будет продолжаться до тех пор, пока вся вода не выкипит, перейдя в газообразное состояние.
Следует учесть, что температура закипания зависит от атмосферного давления. Например, высоко в горах вода кипит при температурах меньших, чем 100 градусов. Поэтому жителям высокогорий требуется гораздо больше времени для того, чтобы сварить себе пищу.
Совет 2 : При какой температуре закипает вода в горах
Как точка кипения воды зависит от атмосферного давления
Кипящая вода характеризуется ярко выраженными внешними признаками: бурлением жидкости, образованием маленьких пузырьков внутри посуды и поднимающимся паром. При нагревании молекулы воды получают дополнительную энергию от источника тепла. Они становятся более мобильными и начинают вибрировать.
В конечном счете жидкость достигает такой температуры, при которой на стенках посуды образуются пузырьки пара. Эта температура имеет название точка кипения. Как только вода начинает кипеть, температура не меняется, пока вся жидкость не превратится в газ.
Молекулы воды, выходящие в виде пара, оказывают давление на атмосферу. Это называется давлением пара. С увеличением температуры воды оно увеличивается, а молекулы, двигаясь быстрее, преодолевают связывающие их межмолекулярные силы. Давлению пара противостоит другая сила, созданная воздушной массой: атмосферное давление. Когда давление пара достигает или превышает окружающее давление, преодолевая его, вода начинает кипеть.
Точка кипения воды также зависит от ее чистоты. Вода, которая содержит примеси (соль, сахар) закипит при более высокой температуре, чем чистая.
Особенности кипения воды в горах
Воздушная атмосфера оказывает давление на все объекты на земле. На уровне моря оно одинаково везде и равно 1 атм., или 760 мм рт. ст. Это нормальное атмосферное давление, и вода закипает при температуре 100оС. Давление пара при такой температуре воды также равно 760 мм рт. ст.
Чем выше над уровнем моря, тем воздух становится более разреженным. В горах его плотность и давление уменьшаются. Из-за уменьшения внешнего давления на воду требуется меньше энергии, чтобы разорвать межмолекулярные связи. Это подразумевает меньше тепла, и вода закипит при более низкой температуре.
С каждым километром высоты вода кипит при температуре, которая меньше исходной на 3,3оС (или примерно минус 1 градус на каждые 300 метров). На высоте 3 км над уровнем моря атмосферное давление составляет около 526 мм рт. ст. Вода закипит, когда давление пара будет равно атмосферному, а именно 526 мм рт. ст. Это условие достигается при температуре 90оС. На высоте 6 км давление меньше нормального примерно в два раза, а температура кипения — около 80оС.
На вершине Эвереста, высота которого 8848 м, вода закипает при температуре около 72оС.
В горах на высоте 600 м, где вода закипает при 98оС, понимание процесса кипения особенно актуально при приготовлении пищи. Некоторые продукты можно довести до готовности, увеличив время варки. Однако для продуктов, требующих хорошей термальной обработки и длительного времени приготовления, лучше всего использовать скороварку.
Совет 3 : Температура кипения: особенности
Содержание статьи
Кипение жидкости
При кипении жидкость начинается интенсивно превращаться в пар, в ней образуются паровые пузырьки, поднимающиеся на поверхность. При нагревании сначала пар появляется только на поверхности жидкости, затем этот процесс начинается по всему объему. Появляются мелкие пузырьки на дне и стенках посуды. При повышении температуры давление внутри пузырей возрастает, они увеличиваются и поднимаются вверх.
Когда температура достигает так называемой точки кипения, начинается бурное образование пузырьков, их становится много, жидкость закипает. Образуется пар, температура которого остается постоянной, пока не выкипит вся вода. Если парообразование происходит в обычных условиях, при стандартом давлении 100 мПа, его температура равна 100оС. Если же искусственно увеличить давление, можно получить перегретый пар. Ученым удалось нагреть водяной пар до температуры 1227оС, при дальнейшем нагреве диссоциация ионов превращает пар в плазму.
При заданном составе и постоянном давлении температура кипения любой жидкости постоянна. В учебниках и пособиях по физике можно увидеть таблицы, указывающие температуру кипения различных жидкостей и даже металлов. Например, вода закипает при температуре 100оС, этиловый спирт при 78,3оС, эфир при 34,6оС, золото при 2600оС, а серебро при 1950оС. Это данные для стандартного давления 100 мПа, оно рассчитывается на уровне моря.
Как изменить температуру кипения
Если давление снижается, температура кипения уменьшается, даже если состав остается прежним. Это значит, что если подняться с котелком воды на гору высотой 4000 метров и поставить ее на костер, вода закипит при 85оС, для этого понадобится гораздо меньше дров, чем внизу.
Хозяйкам будет интересно сравнение со скороваркой, в которой давление искусственно увеличивается. Температура кипения воды при этом также увеличивается, за счет чего пища готовится гораздо быстрее. Современные скороварки позволяют плавно изменять температуру кипения от 115 до 130оС и более.
Еще один секрет температуры кипения воды заключается в ее составе. Жесткая вода, в состав которой входят различные соли, закипает дольше и требует для нагрева больше энергии. Если добавить в литр воды две столовые ложки соли, температура кипения ее увеличится на 10оС. То же самое можно сказать о сахаре, 10% сахарный сироп закипает при температуре 100,1оС.
Почему кипит вода с точки зрения физики
Учебник Физика 7 класс Кривченко И.В., размещённый в этой рубрике, включён в федеральный перечень учебников в соответствии с ФГОС. Учебник в цветном полиграфическом исполнении с твёрдым переплетом объёмом 150 страниц вышел из печати в июле 2015 г. в пятом издании. Учебник физики 7 класса рассчитан на 2 урока в неделю и содержит 6 тем курса физики, которые перечислены ниже.
Физика. Физическая величина. Измерение физических величин.
Цена делений шкалы прибора. Погрешность прямых и косвенных измерений.
Формулы и вычисления по ним. Единицы физических величин.
Метод построения графика.
Явление тяготения и масса тела. Свойство инертности и масса тела.
Плотность вещества. Таблицы плотностей некоторых веществ.
Средняя плотность тел и их плавание.
Метод научного познания.
Сила и динамометр. Виды сил.
Уравновешенные силы и равнодействующая.
Сила тяжести и вес тела. Сила упругости и сила трения.
Закон Архимеда. Вычисление силы Архимеда.
Простые механизмы. Правило равновесия рычага.
Определение давления. Давление жидкости. Закон Паскаля. Давление газа.
Атмосферное давление. Барометр Торричелли. Барометр-анероид.
Вакуумметры. Манометры: жидкостные и деформационные.
Пневматические и гидравлические механизмы.
Механическая работа. Коэффициент полезного действия. Мощность.
Энергия. Кинетическая и потенциальная энергия.
Механическая энергия. Внутренняя энергия.
Взаимные превращения энергии.
Температура и термометры. Количество теплоты и калориметр.
Теплота плавления/кристаллизации и парообразования/конденсации.
Первый закон термодинамики. Двигатель внутреннего сгорания.
Теплота сгорания топлива и КПД тепловых двигателей.
Теплообмен. Второй закон термодинамики.
Учебник Физика 8 класс Кривченко И.В., размещённый в этой рубрике, включён в федеральный перечень учебников в соответствии с ФГОС. Учебник в цветном полиграфическом исполнении с твёрдым переплетом объёмом 150 стр. вышел из печати в июле 2015 г. в четвёртом издании. Учебник физики 8 класса рассчитан на 2 урока в неделю и содержит 5 тем курса физики, которые перечислены ниже.
Из истории МКТ. Частицы вещества. Движение частиц вещества.
Взаимодействие частиц вещества. Систематизирующая роль МКТ.
Кристаллические тела. Аморфные тела. Жидкие тела. Газообразные тела.
Агрегатные превращения. Насыщенный пар. Влажность воздуха.
Строение атомов и ионов. Электризация тел и заряд.
Объяснение электризации. Закон сохранения электрического заряда.
Электрическое поле. Электрический конденсатор. Электрический ток.
Электропроводность жидкостей, газов и полупроводников.
Электрическая цепь. Сила тока. Электрическое напряжение. Работа тока.
Закон Ома для участка цепи. Сопротивление соединений проводников.
Закон Джоуля-Ленца. Электронагревательные приборы.
Полупроводниковые приборы. Переменный ток.
Магнитное поле. Соленоид и электромагнит. Постоянные магниты.
Действие магнитного поля на ток. Электродвигатель на постоянном токе.
Электромагнитная индукция. Электротрансформатор. Передача электроэнергии.
Электродвигатель на переменном токе.
Период, частота и амплитуда колебаний. Нитяной и пружинный маятники.
Механические волны. Свойства механических волн. Звук.
Электромагнитные колебания. Излучение и прием электромагнитных волн.
Свойства электромагнитных волн. Принципы радиосвязи и телевидения.
Учебник Физика 9 класс Кривченко И.В., размещённый в этой рубрике, включён в федеральный перечень учебников в соответствии с ФГОС. Учебник в цветном полиграфическом исполнении с твёрдым переплетом объёмом 150 стр. вышел из печати в июле 2015 г. в третьем издании. Учебник физики 9 класса рассчитан на 2 урока в неделю и содержит 4 темы курса физики, которые перечислены ниже.
Что такое кинематика. Относительность движения. Путь и перемещение.
Сложение и вычитание векторов. Проекции векторов на координатные оси.
Равномерное движение. Мгновенная скорость. Равноускоренное движение.
Графическое описание движений. Равномерное движение по окружности.
Что такое динамика. Первый, второй и третий законы Ньютона.
Законы Гука и Кулона-Амонтона. Закон всемирного тяготения.
Закон сохранения импульса. Реактивное движение.
Кинетическая энергия. Потенциальная энергия.
Источники света. Прямолинейное распространение света. Отражение света.
Зеркала. Преломление света. Линзы. Оптические приборы.
Дисперсия света и цвета тел. Фотография и полиграфия.
Корпускулярно-волновой дуализм.
Физика XX века. Явление радиоактивности. Регистрация частиц.
Строение атома. Характеристики атомного ядра. Ядерные реакции.
Природа и свойства радиоактивных излучений. Энергия связи ядра.
Энергия ядерных реакций. Ядерная энергетика. Физика XXI века.
Для перехода к параграфам кликайте нумерацию 01 02 03 04 05 и т.д. вверху страницы. Параграфы каждой темы курса физики снабжены интерактивными вопросами и заданиями.
- http://www.syl.ru/article/300260/kipenie-eto-protsess-intensivnogo-paroobrazovaniya-kotoryiy-proishodit-v-jidkosti-tochka-kipeniya
- http://xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/527567/
- http://aquabionicavip.ru/publ/6-1-0-5
- http://tvoiznaniya.com/fizika/tz6118339.html
- http://scientifically.info/news/2013-03-13-2228
- http://www.kakprosto.ru/kak-91813-pochemu-voda-zakipaet
- http://www.fizika.ru/kniga/index.php?mode=paragraf&theme=6&id=6060