Kodėl žmogus pradėjo virti vandenį prieš jį gerdamas? Teisingai, kad apsisaugotumėte nuo daugelio patogeninių bakterijų ir virusų. Ši tradicija į viduramžių Rusijos teritoriją atkeliavo dar prieš Petrą Didįjį, nors manoma, kad būtent jis į šalį atvežė pirmąjį samovarą ir įvedė neskubios vakaro arbatos gėrimo apeigas. Tiesą sakant, mūsų žmonės senovės Rusijoje naudojo savotišką samovarą, gamindami gėrimus iš žolelių, uogų ir šaknų. Virimas čia buvo reikalingas daugiausia naudingiems augalų ekstraktams išgauti, o ne dezinfekcijai. Iš tiesų, tuo metu net nebuvo žinoma apie mikrokosmosą, kuriame gyvena šios bakterijos ir virusai. Tačiau dėl virimo mūsų šalį aplenkė pasaulinės baisių ligų, tokių kaip cholera ar difterija, pandemijos.
Celsijaus skalė
Didysis meteorologas, geologas ir astronomas iš Švedijos Andersas Celsius iš pradžių naudojo 100 laipsnių reikšmę vandens užšalimo temperatūrai įprastomis sąlygomis nurodyti, o vandens virimo temperatūra buvo laikoma nuliu laipsnių. Ir po jomirties 1744 m., ne mažiau žinomas asmuo, botanikas Carlas Linnaeusas ir Celsijaus Morteno Strömerio įpėdinis, apvertė šią skalę aukštyn kojomis, kad būtų patogiau naudoti. Tačiau, kitų š altinių teigimu, prieš pat mirtį tai padarė pats Celsius. Bet bet kuriuo atveju rodmenų stabilumas ir suprantamas baigimas turėjo įtakos plačiam jo vartojimui tarp to meto prestižiškiausių mokslo profesijų – chemikų. Ir nepaisant to, kad 100 laipsnių kampu apversta svarstyklių žymė nustatė stabilaus vandens virimo tašką, o ne jo užšalimo pradžią, svarstyklės pradėjo vadintis pagrindinio kūrėjo Celsijaus vardu.
Po atmosfera
Tačiau ne viskas taip paprasta, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio. Žvelgdami į bet kurią būsenos diagramą P-T arba P-S koordinatėmis (entropija S yra tiesioginė temperatūros funkcija), matome, kaip glaudžiai susiję temperatūra ir slėgis. Vandens virimo temperatūra taip pat keičiasi priklausomai nuo slėgio. Ir bet kuris alpinistas puikiai žino šią savybę. Kiekvienas, bent kartą gyvenime suvokęs aukštį virš 2000–3000 metrų virš jūros lygio, žino, kaip sunku kvėpuoti aukštyje. Taip yra todėl, kad kuo aukščiau kylame, tuo retėja oras. Atmosferos slėgis nukrenta žemiau vienos atmosferos (žemiau N. O., tai yra žemiau „normaliomis sąlygomis“). Taip pat krenta vandens virimo temperatūra. Priklausomai nuo slėgio kiekviename aukštyje, jis gali užvirti ir aštuoniasdešimties, ir šešiasdešimties laipsnių Celsijaus temperatūroje.
Slėginės viryklės
Tačiau reikia atsiminti, kad nors pagrindiniai mikrobai miršta aukštesnėje nei šešiasdešimties laipsnių Celsijaus temperatūroje, daugelis gali išgyventi esant aštuoniasdešimčiai ar daugiau laipsnių. Štai kodėl mes pasiekiame verdantį vandenį, tai yra, pakeliame jo temperatūrą iki 100 ° C. Tačiau yra įdomių virtuvės prietaisų, kurie leidžia sutrumpinti laiką ir pašildyti skystį iki aukštos temperatūros, jo nevirinant ir neprarandant masės dėl garavimo. Supratę, kad vandens virimo temperatūra gali kisti priklausomai nuo slėgio, JAV inžinieriai, remdamiesi prancūzišku prototipu, praėjusio amžiaus 2 dešimtmetyje pristatė pasauliui greitpuodį. Jo veikimo principas pagrįstas tuo, kad dangtelis yra tvirtai prispaudžiamas prie sienų, be galimybės pašalinti garus. Viduje susidaro padidėjęs slėgis, o vanduo užverda aukštesnėje temperatūroje. Tačiau tokie įrenginiai yra gana pavojingi ir dažnai sukelia sprogimus bei rimtus naudotojų nudegimus.
Idealiu atveju
Pažiūrėkime, kaip procesas vyksta ir vyksta. Įsivaizduokite idealiai lygų ir be galo didelį šildymo paviršių, kuriame šilumos pasiskirstymas yra tolygus (kiekvienam kvadratiniam paviršiaus milimetrui tiekiama tiek pat šiluminės energijos), o paviršiaus šiurkštumo koeficientas linkęs į nulį. Šiuo atveju n. y. Virimas laminariniame ribiniame sluoksnyje prasidės vienu metu per visą paviršiaus plotą ir įvyks akimirksniu, iš karto išgarindamas visą skysčio tūrio vienetą, esantį ant jo paviršiaus. Tai idealios sąlygos, realiame gyvenime taip nebūna.
Realybė
Sužinokime, kokia yra pradinė vandens virimo temperatūra. Priklausomai nuo slėgio, jis taip pat keičia savo reikšmes, tačiau pagrindinis dalykas čia yra. Net jei paimtume lygiausią, mūsų nuomone, keptuvę ir patrauktume ją po mikroskopu, tada jos okuliare pamatysime nelygius kraštus ir aštrias dažnas viršūnes, iškilusias virš pagrindinio paviršiaus. Karštis į keptuvės paviršių, manysime, tiekiama tolygiai, nors iš tikrųjų tai taip pat nėra visiškai teisingas teiginys. Net kai keptuvė yra ant didžiausio degiklio, temperatūros gradientas ant viryklės pasiskirsto netolygiai ir visada yra vietinių perkaitimo zonų, atsakingų už ankstyvą vandens užvirimą. Kiek laipsnių tuo pačiu metu yra paviršiaus viršūnėse ir jo žemumose? Paviršiaus smailės su nenutrūkstamu šilumos tiekimu įšyla greičiau nei žemumos ir vadinamosios įdubos. Be to, iš visų pusių apsupti žemos temperatūros vandens, jie geriau suteikia energijos vandens molekulėms. Šiluminė viršūnių difuzija yra pusantro ar du kartus didesnė nei žemumų.
Temperatūra
Štai kodėl pradinė vandens virimo temperatūra yra apie aštuoniasdešimt laipsnių Celsijaus. Esant šiai vertei, paviršiaus smailės tiekia pakankamai šilumos, kad skystis akimirksniu užvirtų ir susidarytų pirmieji akiai matomi burbuliukai, kurie nedrąsiai pradeda kilti į paviršių. Kokia yra vandens virimo temperatūranormalus slėgis – klausia daugelis. Atsakymą į šį klausimą nesunkiai rasite lentelėse. Esant atmosferos slėgiui, nustatoma stabili virimo temperatūra 99,9839 °C.
