Vretje je proces prehajanja snovi iz tekočega v plinasto stanje (uparjanje v tekočini). Vrenje ni izhlapevanje: razlikuje se po tem, kaj se lahko zgodi le pri določenih tlakih in temperaturah.
Vrenje - segrevanje vode do vrelišča.
Vretje vode je kompleksen proces, ki poteka v štiri stopnje. Razmislite o primeru vrele vode v odprti stekleni posodi.
Na prvi stopnji vrele vode na dnu posode se pojavijo majhni zračni mehurčki, ki jih lahko opazimo tudi na površini vode ob straneh.
Ti mehurčki nastanejo kot posledica širjenja majhnih zračnih mehurčkov, ki se nahajajo v majhnih razpokah v posodi.
Na drugi stopnji opazimo povečanje prostornine mehurčkov: vedno več zračnih mehurčkov se zlomi na površino. V mehurčkih je nasičena para.
Ko se temperatura dvigne, se tlak nasičenih mehurčkov poveča, zaradi česar se povečajo. Zaradi tega se poveča Arhimedova sila, ki deluje na mehurčke.
Zahvaljujoč tej sili se mehurčki nagibajo k površini vode. Če zgornja plast vode ni imela časa za ogrevanje do 100 stopinj C(in to je vrelišče čiste vode brez primesi), nato pa mehurčki padejo v toplejše plasti, nato pa se spet vrnejo na površje.
Zaradi dejstva, da se mehurčki nenehno zmanjšujejo in povečujejo, se v posodi ustvarjajo zvočni valovi, ki ustvarjajo hrup, značilen za vretje.
Na tretji stopnji na površje vode se dvigne ogromno mehurčkov, ki sprva povzročijo rahlo motnost vode, ki nato »pobledi«. Ta proces ne traja dolgo in se imenuje "vrenje z belim ključem."
končno, na četrti stopnji vrela voda začne močno vreti, pojavijo se veliki pokajoči mehurčki in brizgi (brizgi praviloma pomenijo, da je voda močno zavrela).
Iz vode začne nastajati vodna para, voda pa oddaja posebne zvoke.
Zakaj stene "cvetijo" in okna "jokajo"? Zelo pogosto so za to krivi gradbeniki, ki so napačno izračunali rosišče. Kako pomemben je ta fizikalni pojav in kako se znebiti prekomerne vlage v hiši, preberite v članku?
Kakšne koristi lahko talilna voda prinese tistim, ki želijo shujšati? O tem se boste naučili, izkazalo se je, da lahko shujšate brez veliko truda!
Temperatura pare pri vreli vodi^
Para je plinasto stanje vode. Ko para vstopi v zrak, tako kot drugi plini nanj izvaja določen pritisk.
V procesu uparjanja bo temperatura pare in vode ostala konstantna, dokler vsa voda ne izhlapi. Ta pojav je razložen z dejstvom, da je vsa energija (temperatura) usmerjena v pretvorbo vode v paro.
V tem primeru nastane suha nasičena para. V takem paru ni visoko dispergiranih delcev tekoče faze. Lahko tudi para nasičeno mokro in pregreto.
Nasičena para, ki vsebuje suspendirane drobne delce tekoče faze, ki so enakomerno porazdeljene po celotni masi pare, imenujemo mokra nasičena para.
Na začetku vrenja vode nastane ravno taka para, ki se nato spremeni v suho nasičeno. Paro, katere temperatura je višja od temperature vrele vode, ali bolje rečeno pregreto paro, je mogoče dobiti samo s posebno opremo. V tem primeru bo takšna para po svojih značilnostih blizu plinu.
Vrelišče slane vode^
Vrelišče slane vode je višje od vrelišča sladke vode. Posledično slana voda zavre kasneje kot sladka voda. Slana voda vsebuje ione Na+ in Cl-, ki zasedajo določeno območje med molekulami vode.
V slani vodi se molekule vode vežejo na solne ione, ta proces se imenuje hidracija. Vez med molekulami vode je veliko šibkejša od vezi, ki nastane med hidratacijo.
Zato pri vrenju iz molekul sveže vode hitreje pride do uparjanja.
Za vrelo vodo z raztopljeno soljo bo potrebno več energije, ki je v tem primeru temperatura.
Z dvigom temperature se začnejo molekule v slani vodi premikati hitreje, vendar jih je manj, zato manjkrat trčijo. Posledično nastane manj pare, katere tlak je nižji od tlaka sveže vodne pare.
Da bi tlak v slani vodi postal višji od atmosferskega tlaka in da bi se začel proces vrenja, je potrebna višja temperatura. Če v 1 liter vode dodate 60 gramov soli, se bo vrelišče povečalo za 10 C.
In tukaj so naredili napako za 3 reda velikosti "Specifična toplota izhlapevanja vode je 2260 J / kg." Pravilni kJ, tj. 1000-krat več.
Kaj pojasnjuje visoko vrelišče vode?
Kaj povzroča vrenje vode pri visokih temperaturah?
Pregreta para je para s temperaturo nad 100C (no, če niste v gorah ali vakuumu, ampak pod normalnimi pogoji), dobimo jo s prehajanjem pare skozi vroče cevi ali preprosteje - iz vrele raztopine soli oz. alkalije (nevarno - alkalije so močnejše od Na2CO3 (npr. pepelika - K2CO3, zakaj ostanki NaOH ne postanejo nevarni za oči v dnevu ali dveh, za razliko od ostankov KOH karboniziranih na zraku) umiljuje oči, ne pozabite na plavalna očala! ), vendar takšne raztopine vrejo v sunkih, potrebujete vrelo vodo in tanko plast na dnu, vodo lahko dodajate ob vrenju, le da izvre.
torej iz slane vode lahko z vrenjem dobite paro s temperaturo okoli 110C, nič slabše kot iz vroče cevi 110C, ta para vsebuje samo vodo in se segreva, na kakšen način se ne spomni, ima pa " rezerva moči” za 10C v primerjavi s paro iz grelnika vode.
Lahko se imenuje suho, ker. segrevanje (v stiku kot v cevi ali celo s sevanjem, ki je značilno ne samo za sonce, ampak tudi za katero koli telo do neke (temperaturno odvisne) stopnje) določenega predmeta, se para lahko ohladi na 100C in še vedno ostane plin, in samo nadaljnje ohlajanje pod 100 C bo povzročilo kondenzacijo v kapljico vode in skoraj vakuum (tlak nasičene vodne pare je približno 20 mm Hg od 760 mm Hg (1 atm), kar je 38-krat nižje od atmosferskega tlaka, to se tudi zgodi z nepregreto, nasičeno paro s temperaturo 100 °C v segreti posodi (čajnik iz dulca, ki pari), in ne samo z vodo, ampak s katero koli vrelo snovjo, na primer medicinski eter vre že pri telesni temperaturi in lahko vre v bučki na dlani, iz vratu katere bodo njegovi hlapi "vodnjavali", opazno lomijo svetlobo, če zdaj zaprete bučko z drugo dlanjo in odstranite segrevanje spodnje dlani, ki jo nadomestite z stojalu s temperaturo pod 35 °C, bo eter prenehal vreti, njegova nasičena para, ki je med vrenjem potisnila ves zrak iz bučke, pa se bo kondenzirala kondenzirajo v kapljico etra in ustvarijo vakuum, ki ni močnejši od tistega, iz katerega eter vre, to je približno enak tlaku nasičenih hlapov etra pri temperaturi najhladnejše točke v bučki ali drugi posodi ali cevi pritrjen nanj brez puščanja z zaprtim oddaljenim koncem, tako je naprava Kryofor, ki demonstrira princip hladne stene, kot sladek Velcro - čebela, ki zajema vse molekule hlapov v sistemu. ("Vakuumski alkohol" je tako vozen, brez ogrevanja)
/ Tečaji kuhanja
Kako veste, kdaj je voda zavrela? Z dna lonca se bodo dvignili veliki mehurčki. Velik, ne velik kot glavica bucike. Če se ob stenah posode dvigne tudi veliko mehurčkov, potem to že imenujemo hitro vrenje. Tudi če vzamete leseno žlico in vodo mešate s krožnimi gibi, se bodo mehurčki še vedno dvignili do vrha – močno vretje se bo nadaljevalo. Po takem postopku lahko izginejo le majhni mehurčki.
star nasvet, še posebej pomembno za ljudi, ki pripravljajo hrano ob delavnikih zvečer: pristavite lonec vode na ogenj, takoj ko prestopite prag. Pristavimo na najmočnejši ogenj, da voda hitreje zavre.
Če boste kuhali testenine- solite vodo. Ko boste rezali zelenjavo, bo voda zavrela in bo pripravljena za testenine. Testenine dajte v vrelo vodo. Samo pazite, da se ne opečete! Poglejte embalažo testenin. Upoštevajte najkrajši čas, ki je naveden na embalaži (če testenine v tem času niso pripravljene, jih lahko vedno "dokončate"). Testenine mešajte, vendar ne pogosto. Ali vrzite zelenjavo v vodo. Ko nekaj daste v vrelo vodo, se mehurčki za nekaj časa nehajo dvigovati.
Večina receptov priporoča"Naj voda spet zavre." To pomeni, da ga morate hraniti na močnem ognju, dokler se spet ne pojavijo veliki mehurčki. Na tej točki praviloma morate posodo postaviti na počasen ogenj - ob robu ponve se bodo pojavili majhni mehurčki, veliki mehurčki pa se bodo dvignili na površino vode le občasno. DEJSTVO: Električni štedilniki zavrejo vodo hitreje kot plinski.
Na nekaterih plinskih pečeh nastavite zelo počasen ogenj, vendar obstajajo posebne ploščate železne plošče (difuzorji plamena), ki jih lahko postavite neposredno na ogenj. Če na ta difuzor postavite ponev, lahko nastavite zelo počasen ogenj, na primer pri pripravi posebej okusnih omak. DEJSTVO: Več kot je vode v loncu, počasneje bo vrela. Glasnost je pomembna. A nikar ne mislite, da lahko z malo vode v loncu hitro skuhate testenine. Italijani pravijo, da morajo testenine "plavati" v ponvi.
Nastavite izraz - Kdo stoji nad klobukom, on ne vre. Pravzaprav vre. Konec koncev.
JUHA: Vzemite srednje veliko ponev. V vrelo vodo dodajte sesekljano zelenjavo po izbiri (čebulo, korenje, krompir, peteršilj). Dobra je tudi zamrznjena zelenjava. Dodate lahko bujonsko kocko. Ponovno naj zavre. Vzemite testenine, jih nalomite na majhne koščke dolžine 1-2 cm, v juho dodajte nekaj testenin (približno ¼ skodelice). Ko se testenine zmehčajo (poskusimo en kos, a pazimo, da se ne opečemo) in zelenjavo lahko prebodemo z vilicami (ujamemo en kos in poskusimo) – jed je pripravljena. Solimo in popramo po okusu. Kaj pomeni "po okusu"? Poskusite jed. Po potrebi dodajte nekaj začimb. Ko jed solite, vam ni treba, da jo solite; vendar jed ne sme biti neokusna, imeti mora "zaokrožen" okus. Sol naj bi jedi dala okus, ki ga jed mora imeti. Hrano moraš okusiti, da vidiš, ali je res ali ne. (Da, in vedno uporabljajte čiste žlice.)
Pravkar ste skuhali juho, eno najbolj priljubljenih jedi. Poglejte, kuhanje je preprosto!
Da bi se hrana hitreje skuhala, večina gospodinj doda sol v ponev, preden voda začne vreti. Po njihovem mnenju bo to pospešilo proces kuhanja. Drugi, nasprotno, trdijo, da voda iz pipe zavre veliko hitreje. Če želite odgovoriti na to vprašanje, se morate obrniti na zakone fizike in kemije. Zakaj slana voda zavre hitreje kot navadna in ali je res tako? Pa ugotovimo! Podrobnosti v spodnjem članku.
Zakaj slana voda vre hitreje: fizikalni zakoni vrenja
Da bi razumeli, kateri procesi se začnejo pojavljati pri segrevanju tekočine, je treba vedeti, kaj znanstveniki mislijo s tehnologijo procesa vrenja.
Vsaka voda, navadna ali slana, začne vreti na povsem enak način. Ta proces poteka skozi več stopenj:
- na površini se začnejo oblikovati majhni mehurčki;
- povečanje velikosti mehurčkov;
- njihovo usedanje na dno;
- tekočina postane motna;
- proces vrenja.
Zakaj slana voda hitreje zavre?
Zagovorniki slane vode pravijo, da pri segrevanju teorija prenosa toplote deluje. Vendar toplota, ki se sprosti po uničenju molekularne mreže, nima velikega učinka. Veliko bolj pomembno tehnološki proces hidracija. V tem času nastanejo močne molekularne vezi. Zakaj torej slana voda hitreje zavre?
Ko postanejo zelo močni, se zračni mehurčki veliko težje premikajo. Premik gor ali dol traja dolgo časa. Z drugimi besedami, če je v vodi sol, se proces kroženja zraka upočasni. Zaradi tega slana voda vre nekoliko počasneje. Zračnim mehurčkom preprečujejo premikanje molekularne vezi. Zato se ne razkuha hitreje kot neslana.
Lahko brez soli?
Razprava o tem, kako hitro zavre sol ali voda iz pipe, lahko traja večno. Če pogledate praktično uporabo, ne bo velike razlike. To je enostavno razložiti z zakoni fizike. Voda začne vreti, ko temperatura doseže 100 stopinj. Ta vrednost se lahko spremeni, če se spremenijo parametri gostote zraka. Na primer, voda visoko v gorah začne vreti pri temperaturah pod 100 stopinj. AT Življenjski pogoji najpomembnejši indikator je moč plinskega gorilnika, pa tudi temperatura ogrevanja električnega štedilnika. Od teh parametrov sta odvisna hitrost segrevanja tekočine in čas, potreben za vrenje.
Pri ognju voda začne vreti po nekaj minutah, saj zgorela drva oddajajo veliko več toplote kot plinska peč, površina ogrevane površine pa je veliko večja. Iz tega lahko potegnemo preprost zaključek: da bi dosegli hitro vrenje, morate vklopiti plinski gorilnik na največjo moč in ne dodajati soli.
Vsaka voda začne vreti pri enaki temperaturi (100 stopinj). Toda hitrost vrenja je lahko drugačna. Slana voda bo kasneje začela vreti zaradi zračnih mehurčkov, ki veliko težje pretrgajo molekularne vezi. Moram reči, da destilirana voda zavre hitreje kot navadna voda iz pipe. Dejstvo je, da v prečiščeni, destilirani vodi ni močnih molekularnih vezi, ni nečistoč, zato se začne veliko hitreje segrevati.
Zaključek
Čas vrenja navadne ali slane vode se razlikuje za nekaj sekund. Ne vpliva na hitrost kuhanja. Zato ne smete poskušati prihraniti časa pri vrenju, bolje je začeti dosledno upoštevati zakone kuhanja. Da bo jed okusna, jo je treba ob določenem času soliti. Zato slana voda ne zavre vedno hitreje!
Vsi vedo, da je vrelišče vode pri normalnem atmosferskem tlaku (približno 760 mm Hg) 100 °C. Vendar vsi ne vedo, da lahko voda vre pri različnih temperaturah. Vrelišče je odvisno od številnih dejavnikov. Če so sproženi določeni pogoji, lahko voda zavre pri +70 °C, pa pri +130 °C in celo pri 300 °C! Razmislimo o razlogih podrobneje.
Od česa je odvisno vrelišče vode?
Vretje vode v posodi poteka po določenem mehanizmu. V procesu segrevanja tekočine se na stenah posode, v katero jo vlijemo, pojavijo zračni mehurčki. V vsakem mehurčku je para. Temperatura pare v mehurčkih je na začetku precej višja od segrete vode. Toda njegov tlak v tem obdobju je višji kot v mehurčkih. Dokler se voda ne segreje, se para v mehurčkih stisne. Nato pod vplivom zunanjega pritiska mehurčki počijo. Postopek se nadaljuje, dokler nista temperaturi tekočine in pare v mehurčkih enaki. Zdaj se lahko kroglice s paro dvignejo na površje. Voda začne vreti. Nadalje se proces ogrevanja ustavi, saj se odvečna toplota s paro odstrani navzven v ozračje. To je termodinamično ravnovesje. Spomnimo se fizike: tlak vode je sestavljen iz teže same tekočine in zračnega tlaka nad posodo z vodo. Tako je s spremembo enega od dveh parametrov (tlaka tekočine v posodi in atmosferskega tlaka) mogoče spreminjati vrelišče.
Kakšno je vrelišče vode v gorah?
V gorah vrelišče tekočine postopoma pada. To je posledica dejstva, da se atmosferski tlak pri vzpenjanju na goro postopoma zmanjšuje. Da voda zavre, mora biti tlak v mehurčkih, ki nastanejo med segrevanjem vode, enak atmosferskemu tlaku. Zato se z naraščanjem nadmorske višine v gorah na vsakih 300 m vrelišče vode zniža za približno eno stopinjo. Takšna vrela voda ni tako vroča kot vrela tekočina v ravninskem deželi. Na visoki nadmorski višini je težko in včasih nemogoče pripraviti čaj. Odvisnost vrele vode od tlaka izgleda takole:
Višina nad morsko gladino | ||||||||
Vrelišče |
In v drugih pogojih?
Kakšno je vrelišče vode v vakuumu? Vakuum je redek medij, v katerem je tlak veliko nižji od atmosferskega. Vrelišče vode v redkem mediju je odvisno tudi od preostalega tlaka. Pri vakuumskem tlaku 0,001 atm. tekočina zavre pri 6,7°C. Običajno je preostali tlak približno 0,004 atm., Zato pri tem tlaku voda vre pri 30 ° C. Z naraščanjem tlaka v redkem mediju se bo vrelišče tekočine povečalo.
Zakaj voda v zaprti posodi vre pri višji temperaturi?
V hermetično zaprti posodi je vrelišče tekočine povezano s tlakom v posodi. Pri segrevanju se sprošča para, ki se kot kondenzat useda na pokrovu in stenah posode. Tako se poveča tlak v posodi. Na primer, v loncu pod pritiskom tlak doseže 1,04 atm., Zato tekočina v njem vre pri 120 ° C. Običajno je v takih posodah mogoče regulirati tlak z vgrajenimi ventili in s tem tudi temperaturo.
Mnoge gospodinje, ki poskušajo pospešiti kuhanje, solijo vodo takoj, ko ponev postavijo na štedilnik. Trdno so prepričani, da delajo prav, in so pripravljeni navesti številne argumente v svojo obrambo. Je temu res tako in katera voda hitreje zavre – slana ali sveža? Za to sploh ni potrebno eksperimentirati v laboratoriju, dovolj je razbliniti mite, ki že desetletja vladajo v naših kuhinjah, z uporabo zakonov fizike in kemije.
Pogosti miti o vreli vodi
Glede vrele vode lahko ljudi pogojno razdelimo v dve kategoriji. Prvi so prepričani, da slana voda zavre veliko hitreje, drugi pa se s to trditvijo nikakor ne strinjajo. V prid dejstvu, da traja manj časa, da slano vodo zavremo, so navedeni naslednji argumenti:
- gostota vode, v kateri je sol raztopljena, je veliko večja, zato je prenos toplote iz gorilnika večji;
- pri raztapljanju v vodi pride do uničenja kristalne mreže kuhinjske soli, kar spremlja sproščanje energije. To pomeni, da če hladni vodi dodamo sol, bo tekočina samodejno postala toplejša.
Tisti, ki zavračajo hipotezo, da slana voda hitreje zavre, trdijo takole: med raztapljanjem soli v vodi pride do procesa hidracije.
Na molekularni ravni se tvorijo močnejše vezi, ki zahtevajo več energije za prekinitev. Zato traja dlje, da slana voda zavre.
Kdo ima v tem sporu prav in ali je res tako pomembno, da vodo solimo že na začetku kuhanja?
Proces vrenja: fizika "na prste"
Da bi razumeli, kaj se točno zgodi s slano in sladko vodo pri segrevanju, morate razumeti, kaj je proces vrenja. Ne glede na to, ali je voda slana ali ne, vre na enak način in gre skozi štiri stopnje:
- nastanek majhnih mehurčkov na površini;
- povečanje prostornine mehurčkov in njihovo usedanje na dno posode;
- motna voda, ki nastane zaradi intenzivnega gibanja zračnih mehurčkov navzgor in navzdol;
- sam proces vrenja, ko se veliki mehurčki dvignejo na površino vode in s hrupom počijo, pri čemer se sprošča para - zrak, ki je v notranjosti in se segreva.
Teorija prenosa toplote, na katero se pritožujejo zagovorniki soljenja vode na začetku kuhanja, v tem primeru "deluje", vendar je učinek segrevanja vode zaradi njene gostote in sproščanja toplote med uničenjem kristalne mreže zanemarljiv.
Veliko pomembnejši je proces hidratacije, pri katerem nastanejo stabilne molekularne vezi.
Močnejši kot so, težje se zračni mehurček dvigne na površje in potopi na dno posode, traja več časa. Posledično, če vodi dodamo sol, se kroženje zračnih mehurčkov upočasni. Skladno s tem slana voda vre počasneje, saj molekularne vezi zadržujejo zračne mehurčke v slani vodi nekoliko dlje kot v sladki vodi.
Soliti ali ne soliti? To je vprašanje
Kuhinjski spori o tem, katera voda hitreje zavre, soljena ali nesoljena, so lahko neskončni. Posledično z vidika praktične uporabe ni velike razlike, ali ste vodo solili na samem začetku ali potem, ko je zavrela. Zakaj pravzaprav ni pomembno? Da bi razumeli situacijo, se morate obrniti na fiziko, ki ponuja izčrpne odgovore na to na videz težko vprašanje.
Vsi vedo, da pri standardnem atmosferskem tlaku 760 mm Hg voda vre pri 100 stopinjah Celzija. Temperaturni parametri se lahko spreminjajo glede na spremembe gostote zraka - vsi vedo, da v gorah voda vre pri nižji temperaturi. Zato je, ko gre za domači vidik, v tem primeru veliko pomembnejši kazalnik, kot je intenzivnost gorenja plinskega gorilnika ali stopnja segrevanja električne kuhinjske površine.
Od tega je odvisen proces prenosa toplote, to je hitrost segrevanja same vode. In s tem čas, porabljen za to, da zavre.
Na primer, na odprtem ognju, če se odločite kuhati večerjo na ognju, bo voda v loncu zavrela v nekaj minutah zaradi dejstva, da ko drva zgorijo več toplote kot plin v peči, in površinsko ogrevanje območje je veliko večje. Zato sploh ni treba dodajati soli v vodo, da hitreje zavre - samo vklopite gorilnik štedilnika na največjo možno mero.
Vrelišče slane vode je popolnoma enako kot vrelišče sladke in destilirane vode. To pomeni, da je 100 stopinj pri normalnem atmosferskem tlaku. Toda hitrost vrelišča pod enakimi pogoji (na primer, če je osnovo običajni gorilnik plinski štedilnik) bo drugačen. Slana voda vre dlje, ker zračni mehurčki težje pretrgajo močnejše molekularne vezi.
Mimogrede, obstaja razlika v času vrenja med vodo iz pipe in destilirano vodo - v drugem primeru se bo tekočina brez nečistoč in s tem brez "težkih" molekularnih vezi hitreje segrela.
Res je, da je časovna razlika le nekaj sekund, kar ne vpliva na vreme v kuhinji in praktično ne vpliva na hitrost kuhanja. Zato ne bi smeli voditi želje po prihranku časa, temveč zakonitosti kuhanja, ki predpisujejo soljenje vsake jedi v določenem trenutku, da bi ohranili in izboljšali njen okus.