Definicja wrzenia
Wrzenie to proces zmiany stanu ciekłego w gazowy. Wrzenie występuje, gdy prężność pary nasyconej jest równa ciśnieniu powietrza na zewnątrz (ciśnienie powietrza na zewnątrz = ciśnienie atmosferyczne). Tym razem omówimy tylko wrzącą wodę. Prężność pary nasyconej wody jest wprost proporcjonalna do temperatury wody, im wyższa temperatura wody, tym większa prężność pary nasyconej wody. Gdy podgrzewamy wodę, na dnie pojemnika zwykle pojawiają się małe pęcherzyki. Obecność pęcherzyków wskazuje na zmianę stanu ciekłego w gazowy. Jeśli prężność pary nasyconej w pęcherzyku jest niższa niż ciśnienie powietrza na zewnątrz, pęcherzyk skurczy się i zapadnie przed dotarciem do powierzchni. Pęcherzyk zapada się, ponieważ siła wypychająca powietrza na zewnątrz jest większa niż siła wypychająca pary wewnątrz pęcherzyka. Ciśnienie powietrza na zewnątrz jest większe niż prężność pary w pęcherzyku, więc powietrze na zewnątrz ma większą siłę (P = F/A).
Wraz ze wzrostem temperatury wody wzrasta również ciśnienie pary nasyconej w bańce. Jeśli ciśnienie pary nasyconej w bańce jest równe lub wyższe od ciśnienia powietrza zewnętrznego, bańka zwiększa swój rozmiar i unosi się na powierzchni, aż do momentu dotarcia do niej. Po dotarciu do powierzchni pęka, a para wodna zawarta w bańce zostaje uwolniona z wody. Następuje proces wrzenia. Bańka powiększa się, ponieważ siła wypychająca pary wodnej wewnątrz bańki jest większa niż siła wypychająca powietrza zewnętrznego.
Ciśnienie pary wodnej wewnątrz bańki jest wyższe niż ciśnienie powietrza na zewnątrz, więc para wewnątrz bańki wywiera większą siłę. Wraz ze wzrostem bańki wzrasta również objętość pary, a zatem gęstość pary maleje. Ponieważ gęstość pary maleje (gęstość pary wodnej jest mniejsza niż gęstość wody), bańka może unosić się na powierzchni. Jest to podobne do unoszenia się suchego drewna lub korka na powierzchni wody. Suche drewno lub korek mogą unosić się na powierzchni, ponieważ ich gęstość jest mniejsza niż gęstość wody.
Ciśnienie pary nasyconej wody
Na podstawie powyższego wyjaśnienia możemy stwierdzić, że proces wrzenia wody zachodzi, gdy prężność pary nasyconej wody jest równa lub wyższa od ciśnienia atmosferycznego. Zatem temperatura wrzenia wody jest silnie zależna od ciśnienia atmosferycznego. Im niższe ciśnienie atmosferyczne, tym niższa temperatura wrzenia. I odwrotnie, im wyższe ciśnienie atmosferyczne, tym wyższa temperatura wrzenia. Zasadniczo, im wyżej nad poziomem morza znajduje się mierzone miejsce, tym niższe panuje tam ciśnienie atmosferyczne. Można zatem wnioskować, że im wyżej nad poziomem morza znajduje się mierzone miejsce, tym niższa jest jego temperatura wrzenia.
Temperatura wrzenia na szczycie jest niższa niż temperatura wrzenia na plaży. Temperatura wrzenia na szczycie góry jest niższa niż temperatura wrzenia na nizinach. Woda podgrzana na szczycie góry wrze szybciej niż woda podgrzana na plaży. Jednak gotowanie ryżu na szczycie góry zajmuje więcej czasu, ponieważ temperatura wrzenia jest niska, a więc i temperatura wrzenia wody jest niska. Aby szybko ugotować, zazwyczaj używa się szybkowaru . Szybkowar działa w celu zwiększenia ciśnienia powietrza, tak aby temperatura wrzenia wzrosła. Wysoka temperatura wrzenia powoduje, że woda wrze w wyższej temperaturze, więc ryż mięknie szybciej.
