Virimas – tai agreguotos medžiagos būsenos keitimo procesas. Kai kalbame apie vandenį, turime omenyje skysčio pasikeitimą garais. Svarbu pažymėti, kad virimas nėra garavimas, kuris gali įvykti net kambario temperatūroje. Taip pat nepainiokite su virimu, kuris yra vandens pašildymo iki tam tikros temperatūros procesas. Dabar, kai suprantame sąvokas, galime nustatyti, kokioje temperatūroje vanduo verda.
Apdoroti
Agregacijos būsenos pavertimo iš skystos į dujinę procesas yra sudėtingas. Ir nors žmonės to nemato, yra 4 etapai:
- Pirmajame etape šildomo indo apačioje susidaro maži burbuliukai. Jie taip pat gali būti matomi šonuose arba vandens paviršiuje. Jie susidaro dėl oro burbuliukų išsiplėtimo,kurie visada randami indo, kuriame kaitinamas vanduo, plyšiuose.
- Antrojo etapo metu burbuliukų tūris didėja. Visi jie pradeda veržtis į paviršių, nes jų viduje yra sočiųjų garų, kurie yra lengvesni už vandenį. Didėjant šildymo temperatūrai, didėja burbuliukų slėgis, o dėl gerai žinomos Archimedo jėgos jie išstumiami į paviršių. Būdingas burbuliuojantis garsas girdimas, kai burbuliukai nuolat plečiasi ir mažėja.
- Trečiame etape paviršiuje galima pamatyti daug burbuliukų. Tai iš pradžių sukuria drumstumą vandenyje. Šis procesas populiariai vadinamas „b alto rakto virinimu“ir trunka neilgai.
- Ketvirtoje pakopoje vanduo intensyviai verda, paviršiuje atsiranda didelių sprogstančių burbuliukų, galimas taškymas. Dažniausiai purslai reiškia, kad skystis pasiekė maksimalią temperatūrą. Iš vandens pradės veržtis garai.
Žinoma, kad vanduo užverda 100 laipsnių temperatūroje, o tai įmanoma tik ketvirtame etape.
Garų temperatūra
Garai yra viena iš vandens būsenų. Patekęs į orą, tada, kaip ir kitos dujos, daro tam tikrą slėgį. Garinimo metu garų ir vandens temperatūra išlieka pastovi, kol visas skystis nepakeičia savo agregacijos būsenos. Šį reiškinį galima paaiškinti tuo, kad verdant visa energija išeikvojama vandeniui paversti garais.
Pačioje virimo pradžioje drėgnasočiųjų garų, kurie išgaravus visam skysčiui tampa sausi. Jei jo temperatūra pradeda viršyti vandens temperatūrą, tada tokie garai yra perkaitinami ir pagal savo charakteristikas bus artimesni dujoms.
Verdantis sūrus vanduo
Įdomu žinoti, kokioje temperatūroje verda vanduo, kuriame yra daug druskos. Žinoma, kad jis turėtų būti didesnis dėl Na+ ir Cl- jonų kiekio kompozicijoje, kurie užima plotą tarp vandens molekulių. Ši cheminė vandens su druska sudėtis skiriasi nuo įprasto šviežio skysčio.
Faktas yra tas, kad sūriame vandenyje vyksta hidratacijos reakcija – vandens molekulių prijungimo prie druskos jonų procesas. Ryšys tarp gėlo vandens molekulių yra silpnesnis nei susidarančių hidratacijos metu, todėl verdant skystį su ištirpusia druska užtruks ilgiau. Kylant temperatūrai, druskos turinčios vandenyje molekulės juda greičiau, tačiau jų yra mažiau, todėl susidūrimai tarp jų vyksta rečiau. Dėl to susidaro mažiau garų, todėl jo slėgis yra mažesnis nei gėlo vandens garų slėgio. Todėl pilnam garinimui reikia daugiau energijos (temperatūros). Vidutiniškai norint užvirti vieną litrą vandens, kuriame yra 60 gramų druskos, vandens virimo temperatūrą reikia padidinti 10 % (ty 10 C).
Virimo priklausomybė nuo slėgio
Žinoma, kad kalnuose, nepaisant cheminės vandens sudėties, virimo temperatūra bus žemesnė. Taip yra dėl to, kad atmosferos slėgis aukštyježemiau. Normalus slėgis laikomas 101,325 kPa. Su juo vandens virimo temperatūra yra 100 laipsnių Celsijaus. Bet jei lipate į kalną, kuriame slėgis vidutiniškai siekia 40 kPa, tada vanduo ten užvirs 75,88 C. Bet tai nereiškia, kad gaminimas kalnuose užtruks beveik pusę laiko. Norint termiškai apdoroti gaminius, reikalinga tam tikra temperatūra.
Manoma, kad 500 metrų aukštyje virš jūros lygio vanduo užvirs 98,3 C temperatūroje, o 3000 metrų aukštyje virimo temperatūra bus 90 C.
Atkreipkite dėmesį, kad šis įstatymas veikia ir priešinga kryptimi. Jeigu skystis dedamas į uždarą kolbą, pro kurią negali prasiskverbti garai, tai kylant temperatūrai ir formuojantis garams, slėgis šioje kolboje padidės, o virimas padidintame slėgyje vyks aukštesnėje temperatūroje. Pavyzdžiui, esant 490,3 kPa slėgiui, vandens virimo temperatūra bus 151 C.
Verdantis distiliuotas vanduo
Distiliuotas vanduo yra išgrynintas vanduo be jokių priemaišų. Jis dažnai naudojamas medicininiais ar techniniais tikslais. Atsižvelgiant į tai, kad tokiame vandenyje nėra priemaišų, jis nenaudojamas maisto ruošimui. Įdomu tai, kad distiliuotas vanduo užverda greičiau nei paprastas gėlas, tačiau virimo temperatūra išlieka ta pati – 100 laipsnių. Tačiau virimo laiko skirtumas bus minimalus – tik sekundės dalis.
Arbatinuke
Dažnai žmonės stebisikokioje temperatūroje vanduo virdulyje verda, nes būtent šiais prietaisais jie verda skysčius. Atsižvelgiant į tai, kad atmosferos slėgis bute yra lygus standartiniam, o naudojamame vandenyje nėra druskų ir kitų priemaišų, kurių neturėtų būti, tada virimo temperatūra taip pat bus standartinė - 100 laipsnių. Bet jei vandenyje yra druskos, virimo temperatūra, kaip jau žinome, bus aukštesnė.
Išvada
Dabar žinote, kokioje temperatūroje vanduo verda ir kaip atmosferos slėgis bei skysčio sudėtis veikia šį procesą. Čia nėra nieko sudėtingo, o tokią informaciją vaikai gauna mokykloje. Svarbiausia atsiminti, kad mažėjant slėgiui skysčio virimo temperatūra taip pat mažėja, o kylant – taip pat didėja.
Internete galite rasti daugybę skirtingų lentelių, kuriose nurodoma skysčio virimo temperatūros priklausomybė nuo atmosferos slėgio. Jie yra prieinami visiems ir jais aktyviai naudojasi moksleiviai, studentai ir net institutų mokytojai.
