Định nghĩa về sự sôi
Đun sôi là quá trình chuyển đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí. Sự sôi xảy ra khi áp suất hơi bão hòa bằng áp suất không khí bên ngoài (áp suất không khí bên ngoài = áp suất khí quyển). Trong bài viết này, chúng ta chỉ thảo luận về nước sôi. Áp suất hơi bão hòa của nước tỷ lệ thuận với nhiệt độ của nước; nhiệt độ nước càng cao, áp suất hơi bão hòa của nước càng lớn. Khi đun nóng nước, thường xuất hiện các bọt khí nhỏ ở đáy bình. Sự xuất hiện của bọt khí cho thấy sự chuyển đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí. Nếu áp suất hơi bão hòa trong bọt khí nhỏ hơn áp suất không khí bên ngoài, bọt khí sẽ co lại và vỡ trước khi nổi lên bề mặt. Bọt khí vỡ ra vì lực đẩy của không khí bên ngoài lớn hơn lực đẩy của hơi nước bên trong bọt khí. Áp suất không khí bên ngoài lớn hơn áp suất hơi nước trong bọt khí, do đó lực của không khí bên ngoài lớn hơn (P = F/A).
Khi nhiệt độ nước tăng lên, áp suất hơi bão hòa trong bong bóng cũng tăng lên. Nếu áp suất hơi bão hòa trong bong bóng bằng hoặc lớn hơn áp suất không khí bên ngoài, bong bóng sẽ phồng lên và nổi lên cho đến khi chạm mặt nước. Sau khi chạm mặt nước, bong bóng sẽ vỡ và hơi nước bên trong bong bóng được giải phóng ra khỏi nước. Quá trình sôi xảy ra. Bong bóng lớn hơn vì lực đẩy của hơi nước bên trong bong bóng lớn hơn lực đẩy của không khí bên ngoài.
Áp suất hơi bên trong bong bóng lớn hơn áp suất không khí bên ngoài, do đó hơi bên trong bong bóng tạo ra một lực lớn hơn. Khi bong bóng lớn dần, thể tích hơi cũng tăng lên, nên mật độ hơi giảm xuống. Vì mật độ hơi giảm (mật độ hơi nhỏ hơn mật độ của nước), bong bóng có thể nổi lên mặt nước. Điều này tương tự như gỗ khô hoặc nút chai nổi trên mặt nước. Gỗ khô hoặc nút chai có thể nổi vì mật độ của chúng nhỏ hơn mật độ của nước.
Áp suất hơi bão hòa của nước
Dựa trên giải thích ở trên, ta có thể nói rằng quá trình sôi của nước xảy ra khi áp suất hơi bão hòa của nước bằng hoặc lớn hơn áp suất khí quyển. Do đó, điểm sôi của nước phụ thuộc rất nhiều vào áp suất khí quyển. Áp suất khí quyển càng thấp, điểm sôi càng thấp. Ngược lại, áp suất khí quyển càng cao, điểm sôi càng cao. Nói chung, vị trí càng cao so với mực nước biển, áp suất khí quyển ở đó càng thấp. Vì vậy, có thể kết luận rằng vị trí càng cao so với mực nước biển, điểm sôi ở đó càng thấp.
Điểm sôi ở đỉnh núi thấp hơn điểm sôi ở vùng đồng bằng. Nước đun nóng ở đỉnh núi sôi nhanh hơn nước đun nóng ở vùng đồng bằng. Tuy nhiên, nếu nấu cơm ở đỉnh núi, cơm sẽ lâu chín hơn vì điểm sôi thấp, nên nhiệt độ sôi của nước cũng thấp. Để nấu nhanh, người ta thường dùng nồi áp suất . Nồi áp suất hoạt động bằng cách tăng áp suất không khí để nhiệt độ sôi cao hơn. Nhiệt độ sôi cao khiến nước sôi ở nhiệt độ cao hơn, do đó cơm sẽ mềm nhanh hơn.
