Чому в киплячій воді утворюються бульбашки пара

Чому в киплячій воді утворюються бульбашки пара

Будь-яка рідина при нагріванні з часом досягає температури, при якій вона починає кипіти. Під час кипіння бульбашки пара утворюються у всьому об'ємі рідини, піднімаються на її поверхню і лопаються, вивільняючи гаряча пара в повітря. Вода кипить при температурі 100 ° С (212 ° F).

При температурі кипіння кожна молекула має досить енергії для подолання сил, що утримують її разом з іншими молекулами в вигляді рідини. Наприклад, посудину з киплячою водою містить воду в рідкому стані, яка перетворюється на водяну пару. Поверхневий водяна пара відразу ж залишає киплячу воду. Що стосується пароутворення в товщі води, то там водяна пара формує бульбашки, кожен з яких, піднімаючись вгору, несе в собі мільярди молекул води.

Кипляча вода робить фазовий перехід з рідкого стану в газоподібний в процесі, що називається паротворенням. Рідини перетворюються на пару і при температурах, менших температури кипіння, в процесі, що називається випаровуванням. На відміну від кипіння випаровування відбувається тільки з поверхні в тому випадку, коли молекули мають достатньо енергії, щоб покинути рідина. Хоча випаровування з ростом температури інтенсифікується, бульбашки пара утворюються тільки під час кипіння.

Народження і загибель бульбашок

  1. Вода містить в собі повітря, розчинений або прилип до потрапили всередину частинок пилу (рисунок ліворуч). При збільшенні температури води розчинність повітря зменшується, в результаті відбувається формування невеликих повітряних бульбашок, більшість з яких швидко піднімається вгору і залишає рідина. Цей процес не є кипінням.
  2. Коли вода наближається до точки кипіння, бульбашки водяної пари формуються на пилових частинках і інших домішках (так званих ядрах пароутворення). У цих міхурах температура перевищує температуру кипіння.
  3. Все більше водяної пари проникає в перші бульбашки. Але так як навколишнє вода все ще занадто холодна, ці бульбашки конденсуються під час свого підйому і не досягають поверхні.
  4. Бульбашки пара формуються у всьому обсязі окропу, збільшуючись в розмірах у міру підйому до поверхні. Досягнувши поверхні, бульбашки лопаються і водяна пара виходить в атмосферу.

Камінь для попередження вихлюпування

Чому в киплячій воді утворюються бульбашки пара

Використовувані в лабораторній практиці дистильована вода та інші чисті рідини, будучи вільними від пилу, недодержат ядер пароутворення. У таких рідинах можуть формуватися великі, схожі на плівку бульбашки пара, що призводять до небезпечного вихлюпування киплячій рідини з посудини. Спеціальний пористий камінь (знімок праворуч) попереджає таке вихлюпування, надаючи свою поверхню для утворення численних, поступово зростаючих бульбашок пари.