Определение кипения
Кипение — это процесс перехода из жидкого состояния в газообразное. Кипение происходит, когда давление насыщенного пара равно давлению наружного воздуха (давление наружного воздуха = атмосферное давление). В данном случае мы будем обсуждать только кипение воды. Давление насыщенного пара воды прямо пропорционально температуре воды: чем выше температура воды, тем больше давление насыщенного пара. При нагревании воды на дне сосуда обычно появляются маленькие пузырьки. Наличие пузырьков указывает на переход из жидкого состояния в газообразное. Если давление насыщенного пара в пузырьке меньше давления наружного воздуха, пузырек сожмется и схлопнется, прежде чем достигнет поверхности. Пузырек схлопывается, потому что сила давления наружного воздуха больше, чем сила давления пара внутри пузырька. Давление наружного воздуха больше, чем давление пара в пузырьке, поэтому сила давления наружного воздуха больше (P = F/A).
По мере повышения температуры воды увеличивается и давление насыщенного пара в пузырьке. Если давление насыщенного пара в пузырьке равно или превышает давление наружного воздуха, пузырек увеличится в размере и будет плавать, пока не достигнет поверхности. После достижения поверхности пузырек лопнет, и водяной пар внутри него высвободится из воды. Происходит процесс кипения. Пузырек увеличивается в размерах, потому что сила, выталкивающая пар внутри пузырька, больше, чем сила, выталкивающая наружный воздух.
Давление пара внутри пузырька больше, чем внешнее давление воздуха, поэтому пар внутри пузырька оказывает большее давление. По мере роста пузырька увеличивается и объем пара, поэтому плотность пара уменьшается. Поскольку плотность пара уменьшается (плотность пара меньше плотности воды), пузырек может всплыть на поверхность. Это похоже на плавание сухой древесины или пробки на поверхности воды. Сухая древесина или пробка могут плавать, потому что их плотность меньше плотности воды.
Давление насыщенного пара воды
Исходя из приведенного выше объяснения, можно сказать, что процесс кипения воды происходит, когда давление насыщенного пара воды равно или превышает атмосферное давление. Следовательно, температура кипения воды сильно зависит от атмосферного давления. Чем ниже атмосферное давление, тем ниже температура кипения. И наоборот, чем выше атмосферное давление, тем выше температура кипения. Как правило, чем выше точка над уровнем моря, тем ниже там атмосферное давление. Поэтому можно сделать вывод, что чем выше точка над уровнем моря, тем ниже там температура кипения.
Температура кипения на вершине горы ниже, чем на пляже. Температура кипения на вершине горы ниже, чем на равнине. Вода, нагретая на вершине горы, закипает быстрее, чем вода, нагретая на пляже. Однако, если варить рис на вершине горы, он будет готовиться дольше, потому что температура кипения низкая, поэтому вода закипает при более низкой температуре. Для быстрого приготовления обычно используют скороварку . Скороварка работает за счет повышения давления воздуха, благодаря чему температура кипения повышается. Высокая температура кипения приводит к тому, что вода кипит при более высокой температуре, поэтому рис размягчается быстрее.
