उबालने की परिभाषा
उबलना वह प्रक्रिया है जिसमें द्रव अवस्था गैसीय अवस्था में परिवर्तित होती है। उबलना तब होता है जब संतृप्त वाष्प दाब बाहरी वायु दाब के बराबर होता है (बाहरी वायु दाब = वायुमंडलीय दाब)। इस अवसर पर हम केवल पानी के उबलने की चर्चा करेंगे। पानी का संतृप्त वाष्प दाब पानी के तापमान के सीधे समानुपाती होता है; पानी का तापमान जितना अधिक होगा, उसका संतृप्त वाष्प दाब उतना ही अधिक होगा। जब हम पानी को गर्म करते हैं, तो आमतौर पर बर्तन के तल में छोटे-छोटे बुलबुले दिखाई देते हैं। बुलबुलों की उपस्थिति द्रव से गैसीय अवस्था में परिवर्तन का संकेत देती है। यदि बुलबुले में संतृप्त वाष्प दाब बाहरी वायु दाब से कम है, तो बुलबुला सतह तक पहुँचने से पहले ही सिकुड़कर फट जाएगा। बुलबुला इसलिए फटता है क्योंकि बाहरी वायु का बल बुलबुले के अंदर की भाप के बल से अधिक होता है। बाहरी वायु दाब बुलबुले के वाष्प दाब से अधिक होता है, इसलिए बाहरी वायु का बल अधिक होता है (P = F/A)।
जैसे-जैसे पानी का तापमान बढ़ता है, बुलबुले में संतृप्त वाष्प दाब भी बढ़ता जाता है। यदि बुलबुले में संतृप्त वाष्प दाब बाहरी हवा के दाब के बराबर या उससे अधिक हो जाता है, तो बुलबुला आकार में बढ़ जाएगा और सतह तक पहुँचने तक तैरता रहेगा। सतह पर पहुँचने के बाद, बुलबुला फट जाएगा और बुलबुले के अंदर की जलवाष्प पानी से बाहर निकल जाएगी। इस प्रकार एक उबलने की प्रक्रिया होती है। बुलबुला इसलिए बड़ा होता है क्योंकि बुलबुले के अंदर की भाप का बल बाहरी हवा के बल से अधिक होता है।
बुलबुले के अंदर वाष्प दाब बाहरी वायु दाब से अधिक होता है, इसलिए बुलबुले के अंदर की वाष्प अधिक बल लगाती है। जैसे-जैसे बुलबुला बड़ा होता जाता है, वाष्प का आयतन भी बढ़ता जाता है, जिससे वाष्प का घनत्व घटता जाता है। वाष्प का घनत्व घटने के कारण (वाष्प का घनत्व जल के घनत्व से कम होता है), बुलबुला सतह पर तैरने लगता है। यह सूखे लकड़ी या कॉर्क के पानी की सतह पर तैरने के समान है। सूखा लकड़ी या कॉर्क इसलिए तैरता है क्योंकि उसका घनत्व जल के घनत्व से कम होता है।
पानी का संतृप्त वाष्प दाब
उपरोक्त व्याख्या के आधार पर, हम कह सकते हैं कि जल का क्वथनांक तब होता है जब जल का संतृप्त वाष्प दाब वायुमंडलीय दाब के बराबर या उससे अधिक होता है। अतः, जल का क्वथनांक वायुमंडलीय दाब पर अत्यधिक निर्भर करता है। वायुमंडलीय दाब जितना कम होगा, क्वथनांक उतना ही कम होगा। इसके विपरीत, वायुमंडलीय दाब जितना अधिक होगा, क्वथनांक उतना ही अधिक होगा। सामान्यतः, समुद्र तल से किसी स्थान की ऊंचाई जितनी अधिक होती है, वहां का वायुमंडलीय दाब उतना ही कम होता है। अतः यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि समुद्र तल से किसी स्थान की ऊंचाई जितनी अधिक होगी, वहां का क्वथनांक उतना ही कम होगा।
पहाड़ की चोटी पर पानी का क्वथनांक समुद्र तट की तुलना में कम होता है। पहाड़ की चोटी पर पानी का क्वथनांक मैदानी इलाकों की तुलना में कम होता है। पहाड़ की चोटी पर गर्म किया गया पानी समुद्र तट पर गर्म किए गए पानी की तुलना में जल्दी उबलता है। हालांकि, अगर आप पहाड़ की चोटी पर चावल पकाते हैं, तो चावल पकने में अधिक समय लगता है क्योंकि क्वथनांक कम होता है, इसलिए पानी का तापमान भी कम होता है। जल्दी पकाने के लिए आमतौर पर प्रेशर कुकर का उपयोग किया जाता है । प्रेशर कुकर हवा का दबाव बढ़ाकर पानी का क्वथनांक बढ़ाता है। उच्च क्वथनांक के कारण पानी अधिक तापमान पर उबलता है, जिससे चावल जल्दी नरम हो जाते हैं।
