ઉકળતા

ઉકળતાની વ્યાખ્યા

ઉકળતા એ પ્રવાહી સ્થિતિને વાયુયુક્ત સ્થિતિમાં બદલવાની પ્રક્રિયા છે. ઉકળતા ત્યારે થાય છે જ્યારે સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ બહારના હવાના દબાણ (બહાર હવાનું દબાણ = વાતાવરણીય દબાણ) જેટલું હોય છે. આ પ્રસંગે આપણે ફક્ત ઉકળતા પાણીની ચર્ચા કરીશું. પાણીનું સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ પાણીના તાપમાનના સીધા પ્રમાણસર હોય છે, પાણીનું તાપમાન જેટલું ઊંચું હશે, પાણીનું સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ એટલું જ વધારે હશે. જ્યારે આપણે પાણી ગરમ કરીએ છીએ, ત્યારે સામાન્ય રીતે કન્ટેનરના તળિયે નાના પરપોટા દેખાય છે. પરપોટાની હાજરી પ્રવાહીથી વાયુમાં પરિવર્તન સૂચવે છે. જો પરપોટામાં સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ બહારના હવાના દબાણ કરતા ઓછું હોય, તો પરપોટો સપાટી પર પહોંચતા પહેલા સંકોચાઈ જશે અને તૂટી જશે. પરપોટો તૂટી પડે છે કારણ કે બહારની હવાનું દબાણ બળ પરપોટાની અંદર વરાળના દબાણ બળ કરતા વધારે છે. બહારની હવાનું દબાણ પરપોટામાં બાષ્પ દબાણ કરતા વધારે છે, તેથી બહારની હવાનું બળ વધારે છે (P = F/A).

જેમ જેમ પાણીનું તાપમાન વધે છે તેમ તેમ પરપોટામાં સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ પણ વધે છે. જો પરપોટામાં સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ બહારના હવાના દબાણ જેટલું અથવા તેનાથી વધુ હોય, તો પરપોટો કદમાં વધશે અને સપાટી પર પહોંચે ત્યાં સુધી તરતો રહેશે. સપાટી પર પહોંચ્યા પછી, પરપોટો ફૂટશે અને પરપોટાની અંદરની પાણીની વરાળ પાણીમાંથી મુક્ત થશે. ઉકળતા પ્રક્રિયા થાય છે. પરપોટા મોટો થાય છે કારણ કે પરપોટાની અંદરની વરાળનું દબાણ બળ બહારની હવાના દબાણ બળ કરતા વધારે હોય છે.

પરપોટાની અંદરનું બાષ્પ દબાણ બાહ્ય હવાના દબાણ કરતા વધારે હોય છે, તેથી પરપોટાની અંદરનું બાષ્પ વધુ બળ લગાવે છે. જેમ જેમ પરપોટો મોટો થાય છે, તેમ તેમ વરાળનું પ્રમાણ પણ વધે છે, તેથી વરાળની ઘનતા ઘટે છે. કારણ કે વરાળની ઘનતા ઘટે છે (વરાળની ઘનતા પાણીની ઘનતા કરતા ઓછી હોય છે), પરપોટો સપાટી પર તરતો રહે છે. તે પાણીની સપાટી પર તરતા સૂકા લાકડા અથવા કોર્ક જેવું જ છે. સૂકું લાકડું અથવા કોર્ક તરતો રહે છે કારણ કે તેની ઘનતા પાણી કરતા ઓછી હોય છે.

પાણીનું સંતૃપ્ત બાષ્પ દબાણ

ઉપરોક્ત સમજૂતીના આધારે, આપણે કહી શકીએ છીએ કે પાણીની ઉકળતા પ્રક્રિયા ત્યારે થાય છે જ્યારે પાણીનું સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ વાતાવરણીય દબાણ જેટલું અથવા તેનાથી વધુ હોય છે. તેથી, પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ વાતાવરણીય દબાણ પર ખૂબ આધાર રાખે છે. વાતાવરણીય દબાણ જેટલું ઓછું હશે, તેટલો ઉત્કલન બિંદુ ઓછો હશે. તેનાથી વિપરીત, વાતાવરણીય દબાણ જેટલું ઊંચું હશે, તેટલો ઉત્કલન બિંદુ વધારે હશે. સામાન્ય રીતે, સમુદ્ર સપાટીથી જેટલું ઊંચું સ્થાન માપવામાં આવે છે, ત્યાં વાતાવરણીય દબાણ ઓછું હશે. તેથી, એવું નિષ્કર્ષ પર આવી શકે છે કે સમુદ્ર સપાટીથી જેટલું ઊંચું સ્થાન માપવામાં આવે છે, ત્યાં ઉત્કલન બિંદુ ઓછું હશે.

શિખર પરનો ઉત્કલન બિંદુ દરિયા કિનારાના ઉત્કલન બિંદુ કરતા ઓછો હોય છે. પર્વતની ટોચ પરનો ઉત્કલન બિંદુ નીચાણવાળા પ્રદેશના ઉત્કલન બિંદુ કરતા ઓછો હોય છે. પર્વતની ટોચ પર ગરમ કરેલું પાણી દરિયા કિનારા પર ગરમ કરેલા પાણી કરતા ઝડપથી ઉકળે છે. જો કે, જો તમે પર્વતની ટોચ પર ચોખા રાંધો છો, તો ચોખાને રાંધવામાં વધુ સમય લાગે છે કારણ કે ઉત્કલન બિંદુ ઓછું હોય છે, તેથી પાણીનું ઉકળતા તાપમાન ઓછું હોય છે. ઝડપથી રાંધવા માટે, સામાન્ય રીતે પ્રેશર કૂકરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે . પ્રેશર કૂકર હવાનું દબાણ વધારવાનું કાર્ય કરે છે જેથી ઉત્કલન બિંદુનું તાપમાન વધારે થાય. ઉચ્ચ ઉકળતા બિંદુ તાપમાન પાણીને ઊંચા તાપમાને ઉકળવા માટેનું કારણ બને છે, તેથી ચોખા વધુ ઝડપથી નરમ પડે છે.