Definizione di ebollizione
L'ebollizione è il processo di trasformazione di uno stato liquido in uno stato gassoso. L'ebollizione si verifica quando la pressione di vapore saturo è uguale alla pressione atmosferica esterna (pressione atmosferica esterna = pressione atmosferica). In questa occasione tratteremo solo l'ebollizione dell'acqua. La pressione di vapore saturo dell'acqua è direttamente proporzionale alla temperatura dell'acqua: maggiore è la temperatura dell'acqua, maggiore è la pressione di vapore saturo. Quando riscaldiamo l'acqua, di solito compaiono piccole bollicine sul fondo del recipiente. La presenza di bollicine indica una transizione dallo stato liquido a quello gassoso. Se la pressione di vapore saturo all'interno della bolla è inferiore alla pressione atmosferica esterna, la bolla si restringe e collassa prima di raggiungere la superficie. La bolla collassa perché la forza di spinta dell'aria esterna è maggiore della forza di spinta del vapore all'interno della bolla. La pressione atmosferica esterna è maggiore della pressione di vapore all'interno della bolla, quindi l'aria esterna esercita una forza maggiore (P = F/A).
Con l'aumentare della temperatura dell'acqua, aumenta anche la pressione di vapore saturo nella bolla. Se la pressione di vapore saturo nella bolla è uguale o superiore alla pressione dell'aria esterna, la bolla aumenterà di volume e galleggerà fino a raggiungere la superficie. Una volta in superficie, la bolla scoppierà e il vapore acqueo al suo interno verrà rilasciato dall'acqua. Avviene un processo di ebollizione. La bolla si ingrandisce perché la forza di spinta del vapore al suo interno è maggiore della forza di spinta dell'aria esterna.
La pressione del vapore all'interno della bolla è maggiore della pressione atmosferica esterna, quindi il vapore all'interno della bolla esercita una forza maggiore. Man mano che la bolla si ingrandisce, aumenta anche il volume del vapore, quindi la sua densità diminuisce. Poiché la densità del vapore diminuisce (la densità del vapore è inferiore alla densità dell'acqua), la bolla può galleggiare in superficie. È simile a ciò che accade al legno secco o al sughero che galleggiano sulla superficie dell'acqua. Il legno secco o il sughero galleggiano perché la loro densità è inferiore a quella dell'acqua.
Pressione di vapore saturo dell'acqua
In base alla spiegazione precedente, possiamo affermare che il processo di ebollizione dell'acqua si verifica quando la pressione di vapore saturo dell'acqua è uguale o superiore alla pressione atmosferica. Pertanto, il punto di ebollizione dell'acqua dipende fortemente dalla pressione atmosferica. Minore è la pressione atmosferica, minore è il punto di ebollizione. Viceversa, maggiore è la pressione atmosferica, maggiore è il punto di ebollizione. In generale, più una località è elevata rispetto al livello del mare, minore è la pressione atmosferica in quella zona. Pertanto, si può concludere che più una località è elevata rispetto al livello del mare, minore è il punto di ebollizione in quella zona.
Il punto di ebollizione in cima a una montagna è inferiore al punto di ebollizione in spiaggia. L'acqua riscaldata in cima a una montagna bolle più velocemente dell'acqua riscaldata in spiaggia. Tuttavia, se si cuoce il riso in cima a una montagna, il riso impiega più tempo a cuocere perché il punto di ebollizione è basso, quindi la temperatura di ebollizione dell'acqua è bassa. Per cuocere velocemente, di solito si usa una pentola a pressione . Una pentola a pressione funziona aumentando la pressione dell'aria in modo che la temperatura di ebollizione diventi più alta. L'alta temperatura di ebollizione fa sì che l'acqua bolla a una temperatura più elevata, quindi il riso si ammorbidisce più rapidamente.
