Vrenje je proces prelaska supstance iz tečnog u gasovito stanje (isparavanje u tečnosti). Vrenje nije isparavanje: razlikuje se po tome šta se može dogoditi samo pri određenim pritiscima i temperaturama.
Vrenje - zagrevanje vode do tačke ključanja.
Prokuhavanje vode je složen proces koji se odvija u četiri faze. Razmotrimo primjer ključanja vode u otvorenoj staklenoj posudi.
U prvoj fazi kipuće vode na dnu posude, pojavljuju se mali mjehurići zraka, koji se mogu vidjeti i na površini vode sa strane.
Ovi mjehurići nastaju kao rezultat širenja malih mjehurića zraka koji se nalaze u malim pukotinama u posudi.
U drugoj fazi uočava se povećanje volumena mjehurića: sve više i više mjehurića zraka izbija na površinu. Unutar mjehurića je zasićena para.
Kako temperatura raste, pritisak zasićenih mjehurića se povećava, uzrokujući njihovo povećanje u veličini. Kao rezultat, povećava se Arhimedova sila koja djeluje na mehuriće.
Zahvaljujući ovoj sili, mjehurići teže površini vode. Ako gornji sloj vode nije imao vremena da se zagrije do 100 stepeni C(a to je tačka ključanja čiste vode bez nečistoća), zatim mjehurići padaju dolje u toplije slojeve, nakon čega ponovo jure natrag na površinu.
Zbog činjenice da se mjehurići stalno smanjuju i povećavaju u veličini, unutar posude se stvaraju zvučni valovi koji stvaraju buku karakterističnu za ključanje.
U trećoj fazi ogroman broj mjehurića izdiže se na površinu vode, što u početku uzrokuje lagano zamućenje vode, koja potom “blijedi”. Ovaj proces ne traje dugo i naziva se "kuhanje bijelim ključem".
konačno, u četvrtoj fazi kipuća voda počinje intenzivno ključati, pojavljuju se veliki mjehurići koji pucaju i prskanje (prskanje u pravilu znači da je voda jako proključala).
Iz vode se počinje stvarati vodena para, dok voda proizvodi specifične zvukove.
Zašto zidovi "cvjetaju", a prozori "plaču"? Vrlo često su za to krivi graditelji koji su pogrešno izračunali tačku rose. Koliko je važan ovaj fizički fenomen i kako se riješiti prekomjerne vlage u kući, pročitajte u članku?
Koje koristi otopljena voda može donijeti onima koji žele smršati? Naučit ćete o tome, ispostavilo se da možete smršaviti bez puno truda!
Temperatura pare kod kipuće vode^
Para je gasovito stanje vode. Kada para uđe u vazduh, ona, kao i drugi gasovi, vrši određeni pritisak na njega.
U procesu isparavanja, temperatura pare i vode će ostati konstantna sve dok sva voda ne ispari. Ovaj fenomen se objašnjava činjenicom da je sva energija (temperatura) usmjerena na pretvaranje vode u paru.
U tom slučaju nastaje suha zasićena para. U takvom paru nema visoko dispergovanih čestica tečne faze. Može biti i para zasićeno mokro i pregrijano.
Zasićena para koja sadrži suspendovane fine čestice tečne faze, koji su jednoliko raspoređeni po cijeloj masi pare, nazivamo vlažna zasićena para.
Na početku ključanja vode nastaje upravo takva para, koja potom prelazi u suhu zasićenu. Para, čija je temperatura viša od temperature kipuće vode, odnosno pregrijane pare, može se dobiti samo pomoću posebne opreme. U ovom slučaju, takva para će po svojim karakteristikama biti bliska plinu.
Tačka ključanja slane vode^
Tačka ključanja slane vode je viša od tačke ključanja slatke vode. Shodno tome slana voda ključa kasnije od slatke vode. Slana voda sadrži Na+ i Cl- ione, koji zauzimaju određeno područje između molekula vode.
U slanoj vodi, molekuli vode se vežu za jone soli, proces koji se naziva hidratacija. Veza između molekula vode je mnogo slabija od veze koja se stvara tokom hidratacije.
Stoga, kada se ključa iz molekula slatke vode, isparavanje se događa brže.
Za ključanje vode s otopljenom soli potrebno je više energije, što je u ovom slučaju temperatura.
Kako temperatura raste, molekuli u slanoj vodi počinju da se kreću brže, ali ih je sve manje pa se rjeđe sudaraju. Kao rezultat, proizvodi se manje pare, čiji je pritisak niži od pritiska vodene pare.
Da bi pritisak u slanoj vodi postao veći od atmosferskog i da bi započeo proces ključanja, potrebna je viša temperatura. Prilikom dodavanja 60 grama soli u 1 litar vode, tačka ključanja će se povećati za 10 C.
I ovdje su napravili grešku za 3 reda veličine "Specifična toplina isparavanja vode je 2260 J / kg." Tačan kJ, tj. 1000 puta više.
Šta objašnjava visoku tačku ključanja vode?
Šta uzrokuje ključanje vode na visokim temperaturama?
Pregrijana para je para sa temperaturom iznad 100C (dobro, ako niste u planini ili u vakuumu, ali pod normalnim uslovima), dobija se propuštanjem pare kroz vruće cijevi, ili jednostavnije - iz kipuće otopine soli ili alkalija (opasna - alkalija je jača od Na2CO3 (npr. potaš - K2CO3 zašto ostaci NaOH ne postanu opasni za oči za dan-dva, za razliku od ostataka KOH gaziranih u zraku) saponificira oči, ne zaboravite nositi naočale za plivanje !), ali takvi rastvori ključaju u trzajima, potrebna vam je kipuća voda i tanak sloj na dnu, voda se može dodati pri ključanju, samo što proključa.
pa se iz slane vode može dobiti para temperature oko 110C prokuvavanjem, ništa gore od iste iz vrele cevi od 110C, ova para sadrži samo vodu i zagreva se, na koji način ne pamti, ali ima “ rezerva snage” za 10C u poređenju sa parom iz kotla za slatku vodu.
Može se nazvati suvim, jer. zagrijavanjem (u dodiru kao u cijevi, ili čak zračenjem svojstvenim ne samo suncu nego i bilo kojem tijelu do određenog stepena (zavisnog od temperature) nekog objekta, para se može ohladiti na 100C i dalje ostati plin, a samo dalje hlađenje ispod 100C će uzrokovati kondenzaciju u kap vode, i gotovo vakuum (pritisak zasićene pare vode je oko 20 mm Hg od 760 mm Hg (1 atm), odnosno 38 puta niži od atmosferskog pritiska, to se dešava i sa nepregrijana, zasićena para s temperaturom od 100°C u zagrijanoj posudi (čajnik iz izljeva koji se pari), i to ne samo s vodom, već i sa bilo kojom ključalom tvari, na primjer, medicinski eter ključa već na tjelesnoj temperaturi, a može prokuvajte u tikvici na dlanu, iz čijeg će vrata „izvirati“ njene pare, primetno prelamajući svetlost, ako sada zatvorite tikvicu drugim dlanom, a uklonite grejanje donjeg dlana, zamenjujući ga sa odstoji na temperaturi ispod 35°C, eter će prestati da ključa, a njegova zasićena para, koja je tokom ključanja istisnula sav vazduh iz tikvice, kondenzovaće se kondenziraju u kap etra, stvarajući vakuum ne jači od onog iz kojeg eter ključa, odnosno približno jednak pritisku zasićene pare etra na temperaturi najhladnije tačke unutar tikvice, ili druge posude ili crijeva pričvršćen na njega bez curenja sa zatvorenim krajnjim krajem, ovako je Kryofor uređaj, koji demonstrira princip hladnog zida, poput slatke čičak-pčele, koja hvata sve molekule pare u sistemu.("Vakum alkohol" je vozen tako, bez grijanja)
/ Časovi kuvanja
Kako znate kada je voda proključala? Veliki mehurići će se podići sa dna lonca. Velika, nije veličine glave igle. Ako se uz zidove posude diže i puno mjehurića, onda se to već zove brzo ključanje. Čak i ako uzmete drvenu kašiku i mješate vodu kružnim pokretima, mjehurići će se i dalje podići na vrh - snažno vrenje će se nastaviti. Samo mali mjehurići mogu nestati nakon takvog postupka.
stari savet, posebno relevantno za ljude koji spremaju hranu radnim danom uveče: stavite lonac vode na vatru čim pređete prag. Stavite na najjaču vatru da voda brže proključa.
Ako ćete kuhati tjesteninu- posolite vodu. Dok sečete povrće, voda će proključati i biti spremna za testeninu. Stavite testeninu u kipuću vodu. Samo pazite da se ne opečete! Pogledajte pakovanje tjestenine. Obratite pažnju na minimalno vrijeme navedeno na pakovanju (ako pasta nije gotova do tog vremena, uvijek je možete "dovršiti"). Miješajte tjesteninu, ali ne često. Ili bacite povrće u vodu. Nakon što nešto stavite u kipuću vodu, mjehurići će prestati da se dižu neko vrijeme.
Većina recepata preporučuje"Neka voda ponovo proključa." Odnosno, morate ga držati na visokoj vatri dok se ponovo ne pojave veliki mjehurići. U ovom trenutku, u pravilu, posudu trebate staviti na sporu vatru - mali mjehurići će se pojaviti uz rub posude, a veliki mjehurići će se samo povremeno podići na površinu vode. ČINJENICA: Električne peći ključaju vodu brže od plinskih.
Na nekim plinskim pećima stavite vrlo sporu vatru, ali postoje posebne plosnate željezne ploče (difuzori plamena) koje se mogu postaviti direktno na vatru. Postavljanjem lonca na ovaj difuzor možete zapaliti vrlo sporu vatru, na primjer, kada pripremate posebno ukusne umake. ČINJENICA: Što je više vode u loncu, sporije će ključati. Volumen je važan. Ali nemojte misliti da s malo vode u loncu možete brzo skuhati tjesteninu. Italijani kažu da testenina treba da "pluta" u tiganju.
Postavite izraz - Ko stoji iznad kugle, on ne proključa. Zapravo, ključa. Nakon svega.
SUPA: Uzmite lonac srednje veličine. U kipuću vodu dodajte nasjeckano povrće po želji (luk, šargarepu, krompir, peršun). Smrznuto povrće je takođe dobro. Možete dodati kockicu bujona. Pustite da ponovo proključa. Uzmite tjesteninu, izlomite je na komadiće dužine 1-2 cm. Dodajte malo tjestenine u supu (oko ¼ šolje). Kada tjestenina omekša (probajte jedan komad, ali pazite da se ne opečete) i povrće možete probušiti viljuškom (uhvatiti jedan komad i probati) - jelo je gotovo. Posolite i pobiberite po ukusu. Šta znači "po ukusu"? Probajte jelo. Po potrebi dodajte malo začina. Kada posolite jelo, ne morate ga soliti; ali jelo ne bi trebalo da bude bezokusno, trebalo bi da ima "zaokružen" ukus. Sol treba da da jelu onaj ukus koji bi jelo trebalo da ima. Morate probati hranu da vidite da li je istina ili ne. (Da, i uvijek koristite čiste kašike.)
Upravo ste napravili supu, jedno od najpopularnijih jela. Vidite, kuhanje je jednostavno!
Da bi se hrana brže kuvala, većina domaćica posoli tiganj pre nego što voda počne da ključa. Po njihovom mišljenju, to će ubrzati proces kuhanja. Drugi, naprotiv, tvrde da voda iz slavine ključa mnogo brže. Da biste odgovorili na ovo pitanje, morate se obratiti zakonima fizike i hemije. Zašto slana voda ključa brže od obične vode i da li je to zaista tako? Saznajmo! Detalji u članku ispod.
Zašto slana voda ključa brže: fizički zakoni ključanja
Da bismo shvatili koji procesi počinju da se dešavaju kada se tečnost zagreje, potrebno je znati šta naučnici podrazumevaju pod tehnologijom procesa ključanja.
Svaka voda, obična ili slana, počinje da ključa na potpuno isti način. Ovaj proces prolazi kroz nekoliko faza:
- na površini se počinju stvarati mali mjehurići;
- povećanje veličine mjehurića;
- njihovo taloženje na dno;
- tečnost postaje mutna;
- proces ključanja.
Zašto slana voda brže ključa?
Pobornici slane vode kažu da kada se zagrije, teorija prijenosa topline funkcionira. Međutim, toplina koja se oslobađa nakon razaranja molekularne rešetke nema mnogo efekta. Mnogo je važniji tehnološki proces hidratacije. U tom trenutku se formiraju jake molekularne veze. Pa zašto slana voda brže ključa?
Kada postanu jako jaki, mjehurićima zraka je mnogo teže da se kreću. Potrebno je dosta vremena da se pomeri gore ili dole. Drugim riječima, ako u vodi ima soli, proces cirkulacije zraka se usporava. Kao rezultat toga, slana voda ključa malo sporije. Mjehurići zraka su spriječeni da se kreću molekularnim vezama. Zato ne proključa brže od neslanog.
Možete li bez soli?
Debata o tome koliko brzo sol ili voda iz slavine ključa može trajati zauvijek. Ako pogledate praktičnu primjenu, neće biti velike razlike. To se lako može objasniti zakonima fizike. Voda počinje da ključa kada temperatura dostigne 100 stepeni. Ova vrijednost se može promijeniti ako se promijene parametri gustine zraka. Na primjer, voda visoko u planinama počinje da ključa na temperaturama ispod 100 stepeni. U kućnim uslovima najvažniji pokazatelj je snaga plinskog plamenika, kao i temperatura grijanja električne peći. Brzina zagrijavanja tekućine, kao i vrijeme potrebno za ključanje, zavise od ovih parametara.
Na lomači voda počinje ključati nakon nekoliko minuta, jer izgorjela drva za ogrjev emituju mnogo više topline od plinske peći, a površina zagrijane površine je mnogo veća. Iz ovoga možemo izvući jednostavan zaključak: da biste postigli brzo ključanje, morate uključiti plinski plamenik na maksimalnu snagu, a ne dodavati sol.
Svaka voda počinje da ključa na istoj temperaturi (100 stepeni). Ali brzina ključanja može biti različita. Slana voda će kasnije početi da ključa zbog mjehurića zraka, koji mnogo teže razbijaju molekularne veze. Moram reći da destilovana voda ključa brže od obične vode iz slavine. Činjenica je da u pročišćenoj, destilovanoj vodi nema jakih molekularnih veza, nema nečistoća, pa se počinje zagrijavati mnogo brže.
Zaključak
Vrijeme ključanja obične ili slane vode razlikuje se za nekoliko sekundi. Ne utiče na brzinu kuvanja. Stoga ne biste trebali pokušavati uštedjeti vrijeme na kuhanju, bolje je početi striktno pridržavati se zakona kuhanja. Da bi jelo bilo ukusno, potrebno ga je u određeno vreme posoliti. Zato slana voda ne ključa uvijek brže!
Svi znaju da je tačka ključanja vode pri normalnom atmosferskom pritisku (oko 760 mm Hg) 100 °C. Ali ne znaju svi da voda može ključati na različitim temperaturama. Tačka ključanja zavisi od brojnih faktora. Ako se aktiviraju određeni uvjeti, voda može ključati i na +70 °C, i na +130 °C, pa čak i na 300 °C! Razmotrimo razloge detaljnije.
Od čega zavisi tačka ključanja vode?
Ključanje vode u posudi odvija se prema određenom mehanizmu. U procesu zagrijavanja tekućine na zidovima posude u koju se ulijeva pojavljuju se mjehurići zraka. Unutar svakog mjehurića je para. Temperatura pare u mjehurićima je u početku mnogo viša od zagrijane vode. Ali njegov pritisak tokom ovog perioda je veći nego unutar mehurića. Dok se voda ne zagrije, para u mjehurićima se sabija. Zatim, pod utjecajem vanjskog pritiska, mjehurići pucaju. Proces se nastavlja sve dok se temperature tečnosti i pare u mjehurićima ne izjednače. Sada se kuglice sa parom mogu izdići na površinu. Voda počinje da ključa. Nadalje, proces grijanja se zaustavlja, jer se višak topline odvodi parom prema van u atmosferu. Ovo je termodinamička ravnoteža. Podsjetimo fiziku: pritisak vode sastoji se od težine same tečnosti i pritiska vazduha iznad posude sa vodom. Dakle, promjenom jednog od dva parametra (pritisak tekućine u posudi i tlak atmosfere) moguće je promijeniti tačku ključanja.
Koja je tačka ključanja vode u planinama?
U planinama, tačka ključanja tečnosti postepeno opada. To je zbog činjenice da se atmosferski tlak postepeno smanjuje prilikom penjanja na planinu. Da bi voda proključala, pritisak u mjehurićima koji nastaju prilikom zagrijavanja vode mora biti jednak atmosferskom pritisku. Stoga, s povećanjem nadmorske visine u planinama na svakih 300 m, tačka ključanja vode se smanjuje za otprilike jedan stepen. Takva kipuća voda nije tako vruća kao kipuća tekućina u ravnoj zemlji. Na velikoj nadmorskoj visini je teško, a ponekad i nemoguće napraviti čaj. Ovisnost kipuće vode o pritisku izgleda ovako:
Visina iznad nivoa mora | ||||||||
Tačka ključanja |
A u drugim uslovima?
Koja je tačka ključanja vode u vakuumu? Vakum je razrijeđen medij u kojem je tlak mnogo niži od atmosferskog. Tačka ključanja vode u razrijeđenom mediju također zavisi od preostalog pritiska. Pri vakuumskom pritisku od 0,001 atm. tečnost će ključati na 6,7°C. Tipično, preostali pritisak je oko 0,004 atm., Stoga, pri ovom pritisku, voda ključa na 30 ° C. Kako pritisak raste u razrijeđenom mediju, temperatura ključanja tekućine će se povećati.
Zašto voda ključa na višoj temperaturi u zatvorenoj posudi?
U hermetički zatvorenoj posudi, tačka ključanja tečnosti je povezana sa pritiskom unutar posude. U procesu zagrijavanja oslobađa se para, koja se kao kondenzat taloži na poklopcu i zidovima posude. Dakle, pritisak unutar posude raste. Na primjer, u ekspres loncu tlak doseže 1,04 atm., Dakle, tekućina ključa u njemu na 120 ° C. Obično se u takvim posudama tlak može regulirati pomoću ugrađenih ventila, a samim tim i temperatura.
Mnoge domaćice, pokušavajući da ubrzaju proces kuhanja, posole vodu odmah nakon što stave tiganj na šporet. Oni čvrsto vjeruju da rade pravu stvar i spremni su iznijeti mnoge argumente u svoju odbranu. Da li je to zaista tako i koja voda brže ključa - slana ili svježa? Da biste to učinili, uopće nije potrebno postavljati eksperimente u laboratoriju, dovoljno je razbiti mitove koji desetljećima vladaju u našim kuhinjama, koristeći zakone fizike i kemije.
Uobičajeni mitovi o kipućoj vodi
Što se tiče kipuće vode, ljudi se uslovno mogu podijeliti u dvije kategorije. Prvi su uvjereni da slana voda ključa mnogo brže, dok se drugi apsolutno ne slažu s ovom tvrdnjom. U prilog činjenici da je potrebno manje vremena da se slana voda dovede do ključanja, navode se sljedeći argumenti:
- gustoća vode u kojoj je sol otopljena je mnogo veća, pa je i prijenos topline iz plamenika veći;
- prilikom rastvaranja u vodi dolazi do razaranja kristalne rešetke kuhinjske soli, što je praćeno oslobađanjem energije. Odnosno, ako se u hladnu vodu doda sol, tečnost će automatski postati toplija.
Oni koji pobijaju hipotezu da slana voda brže ključa, argumentiraju ovako: tokom rastvaranja soli u vodi dolazi do procesa hidratacije.
Na molekularnom nivou formiraju se jače veze za koje je potrebno više energije za prekid. Zbog toga je potrebno duže da slana voda proključa.
Ko je u pravu u ovom sporu i da li je zaista toliko važno posoliti vodu na samom početku kuvanja?
Proces ključanja: fizika "na prstima"
Da biste razumjeli šta se tačno dešava sa slanom i slatkom vodom kada se zagreje, morate razumeti šta je proces ključanja. Bez obzira da li je voda slana ili ne, ključa na isti način i prolazi kroz četiri faze:
- stvaranje malih mjehurića na površini;
- povećanje volumena mjehurića i njihovo taloženje na dnu posude;
- zamućena voda uzrokovana intenzivnim kretanjem mjehurića zraka gore-dolje;
- sam proces ključanja, kada se veliki mjehurići dižu na površinu vode i pucaju od buke, oslobađajući paru - zrak koji se nalazi unutra i zagrijava.
Teorija prijenosa topline, na koju se apeluju pristaše soljenja vode na početku kuhanja, u ovom slučaju "radi", ali je učinak zagrijavanja vode zbog njene gustine i oslobađanja topline prilikom razaranja kristalne rešetke beznačajan.
Mnogo važniji je proces hidratacije, u kojem se formiraju stabilne molekularne veze.
Što su jači, mjehuru zraka je teže da se podigne na površinu i potone na dno rezervoara, potrebno je više vremena. Kao rezultat toga, ako se u vodu doda sol, usporava se cirkulacija mjehurića zraka. Shodno tome, slana voda sporije ključa, jer molekularne veze drže mjehuriće zraka u slanoj vodi malo duže nego u slatkoj vodi.
Soliti ili ne soliti? To je pitanje
Kuhinjski sporovi oko toga koja voda brže ključa, slana ili neslana, mogu biti beskrajni. Kao rezultat toga, sa stanovišta praktične primjene, nema velike razlike da li ste vodu posolili na samom početku ili nakon što je proključala. Zašto to zaista nije važno? Da biste razumjeli situaciju, morate se obratiti fizici, koja daje opsežne odgovore na ovo naizgled teško pitanje.
Svi znaju da pri standardnom atmosferskom pritisku od 760 mm Hg voda ključa na 100 stepeni Celzijusa. Temperaturni parametri se mogu mijenjati podložni promjenama gustine zraka - svi znaju da voda ključa na nižoj temperaturi u planinama. Stoga je, kada je u pitanju domaći aspekt, u ovom slučaju mnogo važniji pokazatelj kao što je intenzitet gorenja plinskog plamenika ili stupanj zagrijavanja električne kuhinjske površine.
Od toga ovisi proces prijenosa topline, odnosno brzina zagrijavanja same vode. I, shodno tome, vrijeme provedeno na tome da prokuha.
Na primjer, na otvorenoj vatri, ako odlučite kuhati večeru na vatri, voda u loncu će proključati za nekoliko minuta zbog činjenice da drvo tokom sagorijevanja emituje više topline od plina u peći, a površina grijanja je mnogo veća. Zbog toga uopće nije potrebno dodavati sol u vodu kako bi brže proključala - dovoljno je upaliti gorionik štednjaka na maksimum.
Tačka ključanja slane vode je potpuno ista kao i slatke i destilovane vode. To jest, to je 100 stepeni pri normalnom atmosferskom pritisku. Ali brzina ključanja pod jednakim uvjetima (na primjer, ako se kao osnova uzme uobičajeni plamenik za plinsku peć) će se razlikovati. Slanoj vodi treba duže da proključa jer je mjehurićima zraka teže razbiti jače molekularne veze.
Usput, postoji razlika u vremenu ključanja između vode iz slavine i destilirane vode - u drugom slučaju, tekućina bez nečistoća i, shodno tome, bez "teških" molekularnih veza, brže će se zagrijati.
Istina, vremenska razlika je samo nekoliko sekundi, što ne utiče na vrijeme u kuhinji i praktički ne utječe na brzinu kuhanja. Stoga se ne treba voditi željom za uštedom vremena, već zakonima kuhanja, koji propisuju soljenje svakog jela u određenom trenutku kako bi se sačuvao i poboljšao njegov okus.