רְתִיחָה

הגדרת הרתחה

הרתחה היא תהליך של שינוי מצב נוזלי למצב גזי. הרתחה מתרחשת כאשר לחץ האדים הרווי שווה ללחץ האוויר החיצוני (לחץ אוויר חיצוני = לחץ אטמוספרי). במקרה זה נדון רק במים רותחים. לחץ האדים הרווי של מים הוא ביחס ישר לטמפרטורת המים, ככל שטמפרטורת המים גבוהה יותר, כך לחץ האדים הרווי של המים גבוה יותר. כאשר אנו מחממים מים, בועות קטנות מופיעות בדרך כלל בתחתית המיכל. נוכחותן של בועות מצביעה על מעבר מנוזל לגז. אם לחץ האדים הרווי בבועה נמוך מלחץ האוויר החיצוני, הבועה תתכווץ ותתקרוס לפני שתגיע לפני השטח. הבועה קורסת מכיוון שכוח הדחיפה של האוויר החיצוני גדול מכוח הדחיפה של הקיטור בתוך הבועה. לחץ האוויר החיצוני גדול מלחץ האדים בבועה, ולכן לאוויר החיצוני יש כוח גדול יותר (P = F/A).

ככל שטמפרטורת המים עולה, גם לחץ האדים הרווי בבועה עולה. אם לחץ האדים הרווי בבועה שווה או גדול מלחץ האוויר החיצוני, הבועה תגדל בגודלה ותצוף עד שתגיע לפני השטח. לאחר הגעתה לפני השטח, הבועה תתפוצץ ואדי המים שבתוכה משתחררים מהמים. מתרחש תהליך רתיחה. הבועה גדלה מכיוון שכוח הדחיפה של הקיטור שבתוכה גדול מכוח הדחיפה של האוויר החיצוני.

לחץ האדים בתוך הבועה גדול מלחץ האוויר החיצוני, ולכן האדים בתוך הבועה מפעילים כוח גדול יותר. ככל שהבועה גדלה, נפח האדים גם עולה, ולכן צפיפות האדים יורדת. מכיוון שצפיפות האדים יורדת (צפיפות האדים פחות מצפיפות המים), הבועה יכולה לצוף אל פני השטח. זה דומה לעץ יבש או שעם הצפים על פני המים. עץ יבש או שעם יכולים לצוף מכיוון שצפיפותם פחותה מזו של המים.

לחץ אדים רווי של מים

בהתבסס על ההסבר לעיל, ניתן לומר שתהליך הרתיחה של מים מתרחש כאשר לחץ האדים הרווי של המים שווה או גדול מלחץ אטמוספרי. לכן, נקודת הרתיחה של מים תלויה במידה רבה בלחץ האטמוספרי. ככל שלחץ האטמוספרי נמוך יותר, כך נקודת הרתיחה נמוכה יותר. לעומת זאת, ככל שלחץ האטמוספרי גבוה יותר, כך נקודת הרתיחה גבוהה יותר. באופן כללי, ככל שמיקום נמדד גבוה יותר מעל פני הים, כך לחץ האטמוספרי שם נמוך יותר. לכן ניתן להסיק שככל שמיקום נמדד גבוה יותר מעל פני הים, כך נקודת הרתיחה שם נמוכה יותר.

נקודת הרתיחה בפסגה נמוכה מנקודת הרתיחה בחוף. נקודת הרתיחה בראש הר נמוכה מנקודת הרתיחה בשפלה. מים המחוממים בראש הר רותחים מהר יותר ממים המחוממים בחוף. עם זאת, אם מבשלים אורז בראש הר, האורז לוקח יותר זמן לבשל מכיוון שנקודת הרתיחה נמוכה, ולכן טמפרטורת הרתיחה של המים נמוכה. כדי לבשל מהר, משתמשים בדרך כלל בסיר לחץ . סיר לחץ פועל כדי להגביר את לחץ האוויר כך שטמפרטורת נקודת הרתיחה תעלה. טמפרטורת נקודת הרתיחה הגבוהה גורמת למים לרתוח בטמפרטורה גבוהה יותר, כך שהאורז מתרכך מהר יותר.