Kiehumisen määritelmä
Kiehuminen on prosessi, jossa nestemäinen olomuoto muuttuu kaasumaiseksi. Kiehumista tapahtuu, kun kylläisen höyryn paine on yhtä suuri kuin ulkoilman paine (ulkoilman paine = ilmakehän paine). Tässä yhteydessä käsittelemme vain kiehuvaa vettä. Veden kylläisen höyryn paine on suoraan verrannollinen veden lämpötilaan: mitä korkeampi veden lämpötila on, sitä suurempi on veden kylläisen höyryn paine. Kun lämmitämme vettä, astian pohjalle ilmestyy yleensä pieniä kuplia. Kuplien läsnäolo osoittaa muuttumista nesteestä kaasuksi. Jos kylläisen höyryn paine kuplassa on pienempi kuin ulkoilman paine, kupla kutistuu ja romahtaa ennen pintaan saapumistaan. Kupla romahtaa, koska ulkoilman työntövoima on suurempi kuin kuplan sisällä olevan höyryn työntövoima. Ulkoilman paine on suurempi kuin kuplan höyrynpaine, joten ulkoilmalla on suurempi voima (P = F/A).
Veden lämpötilan noustessa myös kuplan kylläisen höyryn paine kasvaa. Jos kuplan kylläisen höyryn paine on yhtä suuri tai suurempi kuin ulkoilman paine, kupla kasvaa kooltaan ja kelluu, kunnes se saavuttaa pinnan. Pintaan saapumisen jälkeen kupla puhkeaa ja kuplan sisällä oleva vesihöyry vapautuu vedestä. Kiehumisprosessi käynnistyy. Kupla suurenee, koska kuplan sisällä olevan höyryn työntövoima on suurempi kuin ulkoilman työntövoima.
Kuplan sisällä oleva höyrynpaine on suurempi kuin ulkoisen ilmanpaine, joten kuplan sisällä oleva höyry kohdistaa suuremman voiman. Kuplan kasvaessa myös höyryn tilavuus kasvaa, joten höyryn tiheys pienenee. Koska höyryn tiheys pienenee (höyryn tiheys on pienempi kuin veden tiheys), kupla voi kellua pintaan. Se on samanlaista kuin kuiva puu tai korkki kelluisi veden pinnalla. Kuiva puu tai korkki voi kellua, koska sen tiheys on pienempi kuin veden tiheys.
Veden kylläisen höyrynpaine
Yllä olevan selityksen perusteella voimme sanoa, että vesi kiehuu, kun veden kylläisen höyryn paine on yhtä suuri tai suurempi kuin ilmanpaine. Siksi veden kiehumispiste on erittäin riippuvainen ilmanpaineesta. Mitä alhaisempi ilmanpaine, sitä alhaisempi kiehumispiste. Kääntäen, mitä korkeampi ilmanpaine, sitä korkeampi kiehumispiste. Yleisesti ottaen mitä korkeampi paikka on merenpinnan yläpuolella, sitä alhaisempi on siellä ilmanpaine. Siksi voidaan päätellä, että mitä korkeampi paikka on merenpinnan yläpuolella, sitä alhaisempi on siellä kiehumispiste.
Kiehumispiste huipulla on alhaisempi kuin rannalla. Vuoren huipulla kiehumispiste on alhaisempi kuin alangoilla. Vuoren huipulla lämmitetty vesi kiehuu nopeammin kuin rannalla lämmitetty vesi. Jos kuitenkin keität riisiä vuoren huipulla, riisin kypsyminen kestää kauemmin, koska kiehumispiste on alhainen, joten vesi kiehuu alhaisemmassa lämpötilassa. Nopeaan kypsentämiseen käytetään yleensä painekattilaa . Painekattilan tehtävänä on nostaa ilmanpainetta niin, että kiehumispiste nousee. Korkea kiehumispiste saa veden kiehumaan korkeammassa lämpötilassa, joten riisi pehmenee nopeammin.
