De ce a început o persoană să fiarbă apă înainte de a o bea? Corect, pentru a te proteja de multe bacterii și viruși patogene. Această tradiție a ajuns pe teritoriul Rusiei medievale chiar înainte de Petru cel Mare, deși se crede că el a fost cel care a adus primul samovar în țară și a introdus ritul băutării fără grabă a ceaiului de seară. De fapt, oamenii noștri foloseau un fel de samovar în Rusia antică pentru a face băuturi din ierburi, fructe de pădure și rădăcini. Fierberea a fost necesară aici în principal pentru extragerea extractelor utile de plante, mai degrabă decât pentru dezinfecție. Într-adevăr, la acea vreme nici măcar nu se știa despre microcosmosul în care trăiesc aceste bacterii și viruși. Cu toate acestea, datorită fierberii, țara noastră a fost ocolită de pandemiile globale de boli teribile precum holera sau difteria.
Scara Celsius
Marele meteorolog, geolog și astronom din Suedia, Anders Celsius, a folosit inițial valoarea de 100 de grade pentru a indica punctul de îngheț al apei în condiții normale, iar punctul de fierbere al apei a fost considerat zero grade. Și după eamoartea în 1744, o persoană nu mai puțin faimoasă, botanistul Carl Linnaeus și succesorul lui Celsius Morten Strömer, a dat această cântare peste cap pentru a fi ușor de utilizat. Cu toate acestea, potrivit altor surse, Celsius însuși a făcut acest lucru cu puțin timp înainte de moartea sa. Dar, în orice caz, stabilitatea citirilor și gradul de înțeles au influențat utilizarea pe scară largă a utilizării sale printre cele mai prestigioase profesii științifice din acea vreme - chimiștii. Și, în ciuda faptului că marcajul inversat al cântarii la 100 de grade stabilește punctul de fierbere stabil al apei și nu începutul înghețului acesteia, cântarul a început să poarte numele creatorului său principal, Celsius..
Sub atmosferă
Cu toate acestea, nu totul este atât de simplu pe cât pare la prima vedere. Privind orice diagramă de stare în coordonatele P-T sau P-S (entropia S este o funcție directă a temperaturii), vedem cât de strâns sunt legate temperatura și presiunea. Punctul de fierbere al apei se modifică și el odată cu presiunea. Și orice alpinist este bine conștient de această proprietate. Toți cei care măcar o dată în viață au înțeles înălțimi de peste 2000-3000 de metri deasupra nivelului mării știe cât de greu este să respiri la altitudine. Acest lucru se datorează faptului că cu cât urcăm mai sus, cu atât aerul devine mai subțire. Presiunea atmosferică scade sub o atmosferă (sub N. O., adică sub „condițiile normale”). Punctul de fierbere al apei scade și el. În funcție de presiunea de la fiecare altitudine, poate fierbe atât la optzeci, cât și la șaizeci de grade Celsius.
Oale sub presiune
Cu toate acestea, trebuie amintit că, deși microbii principali mor la temperaturi de peste șaizeci de grade Celsius, mulți pot supraviețui la optzeci de grade sau mai mult. De aceea, obținem apă clocotită, adică aducem temperatura acesteia la 100 ° C. Cu toate acestea, există aparate de bucătărie interesante care vă permit să reduceți timpul și să încălziți lichidul la temperaturi ridicate, fără a-l fierbe și a pierde din masă prin evaporare. Dându-și seama că punctul de fierbere al apei se poate schimba în funcție de presiune, inginerii din Statele Unite, pe baza unui prototip francez, au introdus lumii în anii 1920 o oală sub presiune. Principiul funcționării sale se bazează pe faptul că capacul este apăsat strâns pe pereți, fără posibilitatea de îndepărtare a aburului. În interior se creează o presiune crescută, iar apa fierbe la temperaturi mai ridicate. Cu toate acestea, astfel de dispozitive sunt destul de periculoase și au dus adesea la explozii și arsuri grave utilizatorilor.
Ideal
Să vedem cum vine și cum merge procesul. Imaginează-ți o suprafață de încălzire netedă și infinit de mare, unde distribuția căldurii este uniformă (aceeași cantitate de energie termică este furnizată fiecărui milimetru pătrat al suprafeței), iar coeficientul de rugozitate a suprafeței tinde spre zero. În acest caz, la n. y. fierberea într-un strat limită laminar va începe simultan pe întreaga suprafață și va avea loc instantaneu, evaporând imediat întregul volum unitar de lichid aflat pe suprafața sa. Acestea sunt condiții ideale, în viața reală acest lucru nu se întâmplă.
Realitate
Să aflăm care este punctul inițial de fierbere al apei. În funcție de presiune, își schimbă și valorile, dar punctul principal aici constă în asta. Chiar dacă luăm cea mai netedă, după părerea noastră, o omorâm și o aducem la microscop, atunci în ocularul său vom vedea margini neuniforme și vârfuri frecvente ascuțite care ies deasupra suprafeței principale. Vom presupune că căldura la suprafața tigaii este furnizată uniform, deși, în realitate, aceasta nu este o afirmație complet adevărată. Chiar și atunci când tigaia este pe cel mai mare arzător, gradientul de temperatură este distribuit neuniform pe aragaz și există întotdeauna zone locale de supraîncălzire responsabile pentru fierberea timpurie a apei. Câte grade sunt în același timp la vârfurile suprafeței și în zonele joase ale acesteia? Vârfurile de suprafață cu alimentare neîntreruptă de căldură se încălzesc mai repede decât zonele joase și așa-numitele depresiuni. În plus, înconjurate din toate părțile de apă cu temperatură scăzută, ele dau mai bine energie moleculelor de apă. Difuzivitatea termică a vârfurilor este de o dată și jumătate până la două ori mai mare decât cea a zonelor joase.
Temperaturi
De aceea punctul inițial de fierbere al apei este de aproximativ optzeci de grade Celsius. La această valoare, vârfurile de suprafață furnizează suficientă căldură pentru a fierbe instantaneu lichidul și a forma primele bule vizibile pentru ochi, care încep timid să se ridice la suprafață. Care este punctul de fierbere al apeipresiune normală – se întreabă mulți. Răspunsul la această întrebare poate fi găsit cu ușurință în tabele. La presiunea atmosferică, o fierbere stabilă este stabilită la 99,9839 °C.
