При какой температуре закипает вода в чайнике: соленная, дистиллированная

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.

Кипение – процесс изменения агрегатного состояния вещества. Когда мы говорим о воде, то имеем в виду изменение жидкого состояния в парообразное

Важно отметить, что кипение – это не испарение, которое может протекать даже при комнатной температуре. Также не стоит путать с кипячением, что является процессом нагревания воды до определенной температуры

Теперь, когда мы разобрались с понятиями, можно определить, при какой температуре кипит вода.

Можно ли пить дистиллированную воду

В научных кругах продолжаются споры о пользе и вреде дистиллированной воды. Каждая из сторон выдвигает свои аргументы.

Отрицательные моменты

Они приводятся медиками, которые утверждают, что в дистилляте нет микроэлементов, это «мертвая» субстанция, которая негативно воздействует на организмы людей.

Человек с потом теряет соли, что приводит к дисбалансу веществ в организме. Прием питьевой воды, в которой содержится определенное количество солей, частично восполняет дефицит.

Существует утверждение, что дистиллят, проникая сквозь клеточные мембраны, нарушает работу клетки и разрушает ее. Однако ни один учебник не подтверждает этой теории.

Положительные факторы

В дистилляте нет шлаков, отравляющих веществ и других опасных соединений. Исследования показали, что он выводит токсины, удаляет песок из почек. В нем отсутствуют минералы, поэтому вода мягкая. Употребление дистиллированной воды улучшает работу желудка, кишечника и мочевыделительной системы.

Однако бывают ситуации, когда дистиллированная вода противопоказана. Это дефицит железа, магния, кальция и других элементов в организме, что ведет к развитию болезней:

  • органов сердечно-сосудистой системы;
  • остеопороза;
  • злокачественных новообразований;
  • гормональных сбоев.

ВАЖНО! Прием дистиллированной воды лучше согласовать с лечащим врачом

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия нагретого водяного пара активно используется в промышленности. В частности, на основе энергии пара работает такое устройство как паровая турбина. Она представляет собой насаженный на вал массивный диск, на котором закреплены лопасти. На эти лопасти поступает пар, нагретый в паровом котле и имеющий температуру около 600 градусов. Этот пар расширяется в сопло, происходит превращение его внутренней энергии в кинетическую энергию направленного движения. Струя пара, обладающая большой кинетической энергией поступает из сопло на лопасти турбины, приводя турбину во вращение.

Зависимость температуры кипения жидкости от давления

Из приведенныхрассуждений ясно, что температуракипения жидкости должна зависеть отвнешнего давления. Наблюдения подтверждаютэто.

Чембольше внешнее давление, тем вышетемпература кипения. Так, в паровомкотле при давлении, достигающем 1,6 · 106Па, вода не кипит и при температуре 200°С.

В медицинских учреждениях кипениеводы в герметически закрытых сосудах— автоклавах (рис. 6.11) также происходитпри повышенном давлении. Поэтомутемпература кипения значительно выше100 °С.

Автоклавы применяют для стерилизациихирургических инструментов, перевязочногоматериала и т. д.

Рис. 6.11

Инаоборот, уменьшая внешнее давление,мы тем самым понижаем температурукипения. Под колоколом воздушного насосаможно заставить воду кипеть при комнатнойтемпературе (рис. 6.12).

При подъеме в горыатмосферное давление уменьшается,поэтому уменьшается температура кипения.На высоте 7134 м (пик Ленина на Памире)давление приближенно равно 4 · 104Па (300 мм рт. ст.). Вода кипит там примернопри 70 °С.

Сварить, например, мясо в этихусловиях невозможно.

Рис. 6.12

На рисунке 6.13изображена кривая зависимости температурыкипения воды от внешнего давления. Легкосообразить, что эта кривая являетсяодновременно и кривой, выражающейзависимость давления насыщенноговодяного пара от температуры.

Рис. 6.13

Различие температур кипения жидкостей

У каждой жидкостисвоя температура кипения. Различиетемператур кипения жидкостей определяетсяразличием в давлении их насыщенныхпаров при одной и той же температуре.Например, пары эфира уже при комнатнойтемпературе имеют давление, большееполовины атмосферного.

Поэтому, чтобыдавление паров эфира стало равныматмосферному, нужно небольшое повышениетемпературы (до 35 °С). У ртути же насыщенныепары имеют при комнатной температуресовсем ничтожное давление. Давлениепаров ртути делается равным атмосферномутолько при значительном повышениитемпературы (до 357 °С).

Именно при этойтемпературе, если внешнее давлениеравно 105 Па, и кипит ртуть.

Различие температуркипения веществ находит большоеприменение в технике, например приразделении нефтепродуктов. При нагреваниинефти раньше всего испаряются наиболееценные, летучие ее части (бензин), которыеможно таким образом отделить от «тяжелых»остатков (масел, мазута).

Жидкость закипает,когда давление ее насыщенного парасравнивается с давлением внутри жидкости.

§ 6.6. Теплота парообразования

Требуется лиэнергия для превращения жидкости в пар?Скорее всего да! Не так ли?

Мы отмечали (см. §6.1), что испарение жидкости сопровождаетсяее охлаждением. Для поддержаниятемпературы испаряющейся жидкостинеизменной к ней необходимо подводитьизвне теплоту.

Конечно, теплота и самаможет передаваться жидкости от окружающихтел. Так, вода в стакане испаряется, нотемпература воды, несколько болеенизкая, чем температура окружающеговоздуха, остается неизменной.

Теплотапередается от воздуха к воде до тех пор,пока вся вода не испарится.

Чтобы поддерживатькипение воды (или иной жидкости), к нейтоже нужно непрерывно подводить теплоту,например подогревать ее горелкой. Приэтом температура воды и сосуда неповышается, но каждую секунду образуетсяопределенное количество пара.

На что расходуетсяподводимая к телу энергия? Прежде всегона увеличение его внутренней энергиипри переходе из жидкого состояния вгазообразное: ведь при этом увеличиваетсяобъем вещества от объема жидкости дообъема насыщенного пара. Следовательно,увеличивается среднее расстояние междумолекулами, а значит, и их потенциальнаяэнергия.

Кроме того, приувеличении объема вещества совершаетсяработа против сил внешнего давления.Эта часть теплоты парообразования прикомнатной температуре составляет обычнонесколько процентов всей теплотыпарообразования.

Теплотапарообразования зависит от рода жидкости,ее массы и температуры. Зависимостьтеплоты парообразования от рода жидкостихарактеризуется величиной, называемойудельнойтеплотой парообразования.

Удельной теплотойпарообразования данной жидкостиназывается отношение теплотыпарообразования жидкости к ее массе:

(6.6.1)

гдеr

— удельная теплота парообразованияжидкости;т —масса жидкости;Qn — ее теплота парообразования. Единицейудельной теплоты парообразования в СИявляется джоульна килограмм (Дж/кг).

Удельнаятеплота парообразования воды оченьвелика: 2,256·106Дж/кг при температуре 100 °С. У другихжидкостей (спирт, эфир, ртуть, керосини др.) удельная теплота парообразованияменьше в 3—10 раз.

Использование кипячения как метода

Как метод дезинфекции воды, кипячение ее при 100° C (212° F), является самым старым и наиболее эффективным способом, поскольку оно не влияет на вкус, эффективно, несмотря на наличие загрязнений или частиц, присутствующих в нем, и представляет собой одноступенчатый процесс, который устраняет большинство микробов. Рекомендуется только в качестве метода экстренной помощи или для получения питьевой воды в пустыне или в сельской местности, поскольку кипячение не может удалить химические токсины или примеси.

Кипячение также часто используется для удаления излишней соли из определенных продуктов, таких как бекон.

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°:

  1. Пониженное атмосферное давление (наблюдается в горной местности) – t° уменьшается.
  2. Повышенное атмосферное давление (наблюдается в шахте) – t° наоборот увеличивается.
  3. 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.
  4. 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, кПаt, °CР, кПаt, °CР, кПаt, °C
5,032,8891,597,17101,325100,00
10,045,8292,097,32101,5100,05
15,053,9892,597,47102,0100,19
20,060,0793,097,62102,5100,32
25,064,9893,597,76103,0100,46
30,069,1194,097,91103,5100,60
35,072,7094,598,06104,0100,73
40,075,8895,098,21104,5100,87
45,078,7495,598,35105,0101,00
50,081,3496,098,50105,5101,14
55,083,7396,598,64106,0101,27
60,085,9597,098,78106,5101,40
65,088,0297,598,93107,0101,54
70,089,9698,099,07107,5101,67
75,091,7898,599,21108,0101,80
80,093,5199,099,35108,5101,93
85,095, 1599,599,49109,0102,06
90,096,71100,099,63109,5102,19
90,596,87100,599,77110,0102,32
91,097, 02101,099,91115,0103,59

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 моряt° кипения
100,0
50098,3
100096,7
150095,0
200093, 3
250091,7
300090,0
350088,3
400086,7
450085,0
500083,3
600080,0

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:

  1. низкий;
  2. средний;
  3. высокий;
  4. сверхвысокий;
  5. экстремальный;
  6. космическое пространство;
  7. 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.

Мифы о «мертвой» воде

Самая первая аргументация защитников теорий о вреде смешивания кипяченой и некипяченой воды состоит в том, что такой состав не определяется однозначно нашим организмом. То есть, вода, прошедшая кипячение, становится «мертвой» и после добавления в неё сырой «живой» воды, организм не понимает, что за жидкость в него вливают. Они утверждают, будто вода после термической обработки теряет вкупе с вредными микроорганизмами ещё и полезные свойства. Интересен тот факт, что минеральный и соленой состав воды после кипячения практически не меняется. Возможно небольшое снижение концентрации микроэлементов и солей, но витаминов в ней точно не убавится. Все дело, что их там изначально нет. Поэтому все страшилки о «мертвой» воде — это просто байки.

  • 316 316 Подробнее
  • 222 222

    Подробнее

  • 198 192

    Подробнее

  • 162 162

    Подробнее

Что влияет на градус замерзания

Представим, что у нас есть идеальная среда с температурой ровно 0°C – общеизвестно, что вода замерзает именно при этом градусе – и в эту среду мы помещаем кусочек льда и воду в жидком состоянии. Что произойдет? Собственно, ничего: вода не замерзнет, а лед не начнет таять. Объяснение в том, что в данной модели нет условий для фазового перехода.

Простыми словами: помимо снижения температуры до определенного градуса, на замерзание воды влияют и другие факторы. Один из них – атмосферное давление, которое создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле. И температура замерзания воды находится в прямой зависимости от давления.

Наличие примесей

Также, кроме давления и температуры, на замерзание воды влияет ее состав: в ней в том или ином количестве находятся органические и минеральные частицы, то есть кусочки глины, песка, пыли. Когда температура в окружающей среде снижается до необходимого градуса, вокруг этих частиц образуются кристаллы: кусочки пыли, песка, камня выполняют роль ядрового центра, вокруг которого начинается процесс кристаллизации.

А в дистиллированной (очищенной) воде процесс замерзания протекает иначе: поскольку в ней нет потенциальных ядер кристаллизации, вода может охладиться до минусовой температуры, но не замерзнуть.

Итак, время замерзания воды зависит от таких факторов:

  • атмосферное давление в окружающей среде;
  • температура воздуха;
  • количество жидкости;
  • ее химический состав;
  • в какой емкости находится H2 O (или отсутствие емкости).

Плюсы и минусы сырой воды

Сырой водой считают ту, которая не подвергалась температурному воздействию. Ее можно разделить на бутилированную и водопроводную. Она отличается по составу из-за различий в местах добычи и условий доставки.

Такая жидкость проходит несколько степеней очистки и фильтрации, прежде чем попасть в кран и ее можно было бы употреблять. Водопроводная вода имеет повышенную концентрацию железа и тяжелых металлов.

Для избавления жидкости от бактерий и инфекций ее обрабатывают хлором, концентрация которого может увеличиваться из-за прохождения по трубам.

Бутилированная вода чаще всего добывается из подземных источников и проходит не только искусственную очистку, но и естественную фильтрацию. По этим причинам такая жидкость считается более чистой и полезной. Ее употреблять можно, но только не в большом количестве. Однако некоторые люди все же предпочитают кипячение не только для приготовления пищи, но и для питья.

Процессы кипения и конденсации на графиках

Пусть небольшое количество воды находится в просторном закупоренном сосуде.

Разберем, как выглядят на температурных графиках процессы кипения и конденсации. Для начала рассмотрим график нагревания и кипения (рис. 3).

Вначале вода имела температуру +20 градусов Цельсия. Будем нагревать эту воду. Поначалу ее температура будет расти. На графике это показано наклонной синей линией, находящейся в левой части рисунка.


Рис. 3. График нагревания воды, ее кипения и нагревания полученного пара

До бесконечности температура подниматься не будет. Как только температура достигнет некоторого предела, вода закипит. Из рисунка следует, когда температура воды достигла отметки +100 градусов Цельсия и начался процесс кипения. Этот процесс на рисунке схематично обозначен горизонтальной красной линией.

Горизонтальное положение линии кипения означает, что во время кипения температура воды не изменяется. Температура будет оставаться неизменной до тех пор, пока вся вода не превратится в газообразное состояние — пар. Для компактности рисунка я укоротил эту линию, на самом деле, длину этой линии нужно увеличить.

Уже после того, как вся вода превратилась в пар, температура пара начала повышаться. Это изображено на рисунке наклонной синей линией, находящейся правее красной линии.

Будем теперь отбирать тепловую энергию у молекул. Предположим, что мы охлаждаем горячий водяной пар, находящийся в закупоренном сосуде. Процессы его охлаждения и конденсации представлены на графике (рис. 4). Этот график можно получить, зеркально отразив вокруг вертикальной оси график, связанный с нагреванием, рассмотренный ранее.


Рис. 4. График охлаждения пара, его конденсации и охлаждения полученной воды

Из графика следует:

Вначале температура пара уменьшается от +180 градусов Цельсия до +100 градусов. Это наклонная синяя линия, расположенная в левой части рисунка.

Затем, происходит конденсация пара. Молекулы пара собираются в капли жидкости. При этом, температура пара не изменяется и остается равной +100 градусам Цельсия.

Как только весь пар конденсируется, образовавшаяся жидкая вода начинает охлаждаться до конечной температуры + 20 градусов Цельсия. На графике охлаждение воды – это синяя наклонная линия, находящаяся справа от красной линии конденсации.

Нормы соответствия дистиллята

Полученная методом дистилляции вода, должна соответствовать по своим свойствам, определенным, принятым в РФ нормам.

Только при этом условии, допустимо ее применение для человека и для технических целей.

Для некоторых производств применяются повышенные требования к составу и качеству готового продукта.

Например, в медицине, при производстве пищевой и косметической продукции. При использовании в этих областях, очищенная вода может проходить дополнительную процедуру обеззараживания ультрафиолетом.

ГОСТ 6709-72

Требования к качеству дистиллята отражено в межгосударственном стандарте ГОСТ 6709-72. В соответствии с документом, свойства итогового продукта должны отвечать следующим критериям по физическим и химическим показателям:

Наименование показателя (не более указанного значения)Норма (мг/дм)
1. Остаток после выпаривания5
2. Аммиак и аммонийные соли (NH)0,02
3. Нитраты (NО)0,2
4. Сульфаты (SО)0,5
5. Хлориды (Сl)0,02
6. Алюминий (Аl)0,05
7. Железо (Fе)0,05
8. Кальций (Са)0,8
9. Медь (Сu)0,02
10. Свинец (Рb)0,05
11. Цинк (Zn)0,2
12. Вещества восстанавливающие KМnO (O)0,08

Согласно нормативно-правовому акту, для достижения требуемых стандартов должны соблюдаться правила приемки, которые отражены в ГОСТ-3885. Готовый продукт должен храниться в герметически закрытых емкостях, которые способны обеспечить стабильное качество продукта.

Полная информация о составе дистиллированной воды согласно ГОСТу здесь.

ТУ 2389-041-72427804-2011

ТУ 2389-041-72427804-2011 определяет свойства дистиллированной воды для применения в кислотных аккумуляторах, при разведении антифриза, в бытовых приборах и других целях, предусмотренных документом.

В соответствии с ТУ, очищенный состав должен обладать следующими свойствами:

  • Прозрачный.
  • Бесцветный.
  • Без запаха.
  • Молекулярная масса H2O – 18,01.
  • Ph- 5,4-6,6.
  • Удельная электропроводимость при t=20˚С, См/м – не более 5*10-4.
  • Физико-химические свойства соответствуют ГОСТ 6709-72.

Документом прописаны требования к таре для разлива дистиллята, она должна быть:

  1. Из фторопласта или полиэтилена.
  2. Обеспечивать сохранность качества готового продукта.
  3. Прочной.
  4. Сухой.
  5. Чистой.
  6. Не иметь посторонних запахов.
  7. Не пропускать пропускание влаги.

Лёд в природе

Изучением природных льдов во всех разновидностях на поверхности Земли, атмосфере, гидросфере, литосфере занимается наука – Гляциология.

Рассмотрим подробнее основные виды льда:

Атмосферный

Образуется в атмосфере и на земной поверхности. Выпадает на Землю в виде осадков: снега, инея, града. Также может образовать ледяные облака и туман.

Ледниковый (глетчерный)

Образуется в результате накопления и его последующего преобразования в ледяную массу. Ледники занимают 11 процентов суши. Наибольшая часть ледников расположены в Антарктиде. Самый известный шельфовый ледник Его площадь превышает 500 тыс. км2, а толщина льда достигает 700 м.

Подземный

Находится в верхней части земной коры. Основная масса находится в Северном полушарии. По подсчетам ученых запасы достигают от 0,3 до 0,5 млн км3

Морской

Образуется в море, океане при замерзании воды. Различают следующие виды:

  • Припай – прикрепленный к берегу или отмели ледяной покров. Его площадь может достигать от несколько метров до тысячи километров.
  • Паковый (многолетний) – морской, толщиной не менее 3 метров.
  • Плавучий (дрейфующий) – это айсберги, обломки льдин.

По форме айсберги бывают столообразные и пирамидальные. Часто достигают гигантских размеров. Площадь гигантов уменьшается прогрессивно по мере их продвижения в более низкие широты.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий