Definiția fierberii
Fierberea este procesul de schimbare a unei stări lichide în stare gazoasă. Fierberea are loc atunci când presiunea vaporilor saturați este egală cu presiunea aerului exterior (presiunea aerului exterior = presiunea atmosferică). Cu această ocazie vom discuta doar despre apa clocotită. Presiunea vaporilor saturați a apei este direct proporțională cu temperatura apei, cu cât temperatura apei este mai mare, cu atât presiunea vaporilor saturați a apei este mai mare. Când încălzim apă, pe fundul recipientului apar de obicei bule mici. Prezența bulelor indică o trecere de la lichid la gaz. Dacă presiunea vaporilor saturați din bulă este mai mică decât presiunea aerului exterior, bula se va micșora și se va prăbuși înainte de a ajunge la suprafață. Bula se prăbușește deoarece forța de împingere a aerului exterior este mai mare decât forța de împingere a aburului din interiorul bulei. Presiunea aerului exterior este mai mare decât presiunea vaporilor din bulă, deci aerul exterior are o forță mai mare (P = F/A).
Pe măsură ce temperatura apei crește, crește și presiunea vaporilor saturați din bulă. Dacă presiunea vaporilor saturați din bulă este egală sau mai mare decât presiunea aerului exterior, bula va crește în dimensiune și va pluti până când va ajunge la suprafață. După ce ajunge la suprafață, bula va exploda, iar vaporii de apă din interiorul bulei sunt eliberați din apă. Are loc un proces de fierbere. Bula devine mai mare deoarece forța de împingere a aburului din interiorul bulei este mai mare decât forța de împingere a aerului exterior.
Presiunea vaporilor din interiorul bulei este mai mare decât presiunea aerului extern, deci vaporii din interiorul bulei exercită o forță mai mare. Pe măsură ce bula crește, volumul de vapori crește și el, deci densitatea vaporilor scade. Deoarece densitatea vaporilor scade (densitatea vaporilor este mai mică decât densitatea apei), bula poate pluti la suprafață. Este similar cu lemnul uscat sau pluta care plutesc la suprafața apei. Lemnul uscat sau pluta pot pluti deoarece densitatea lor este mai mică decât cea a apei.
Presiunea de vapori saturați a apei
Pe baza explicației de mai sus, putem spune că procesul de fierbere al apei are loc atunci când presiunea de vapori saturați a apei este egală sau mai mare decât presiunea atmosferică. Prin urmare, punctul de fierbere al apei depinde în mare măsură de presiunea atmosferică. Cu cât presiunea atmosferică este mai mică, cu atât punctul de fierbere este mai scăzut. Invers, cu cât presiunea atmosferică este mai mare, cu atât punctul de fierbere este mai ridicat. În general, cu cât o locație este măsurată mai sus deasupra nivelului mării, cu atât presiunea atmosferică este mai mică acolo. Prin urmare, se poate concluziona că, cu cât o locație este măsurată mai sus deasupra nivelului mării, cu atât punctul de fierbere este mai scăzut acolo.
Punctul de fierbere în vârf este mai mic decât punctul de fierbere de pe plajă. Punctul de fierbere în vârful unui munte este mai mic decât punctul de fierbere din zonele joase. Apa încălzită în vârful unui munte fierbe mai repede decât apa încălzită pe plajă. Cu toate acestea, dacă gătiți orez în vârful unui munte, orezul durează mai mult să se gătească, deoarece punctul de fierbere este scăzut, deci și temperatura de fierbere a apei este scăzută. Pentru a găti rapid, se folosește de obicei o oală sub presiune . O oală sub presiune funcționează pentru a crește presiunea aerului, astfel încât temperatura punctului de fierbere să devină mai mare. Temperatura ridicată a punctului de fierbere face ca apa să fiarbă la o temperatură mai mare, astfel încât orezul se înmoaie mai repede.
