Какие из перечисленных явлений относятся к физическим закипела вода в чайнике
Обновлено: 04.05.2024
1. Какие явления называются физическими? Приведите три примера физических явлений, которые вы можете наблюдать в повседневной жизни.
Физическими называются явления, при которых изменяется состояние вещества или внешняя форма физических тел.
Например, плавление металла, таяние льда, испарение воды.
2. Какие явления называются химическими? Как они называются иначе? Перечислите важнейшие признаки химических реакций.
Явления, при которых одни вещества превращаются в другие, называются химическим реакциями.
Признаки химических реакций: выделение газа, образование или исчезновение осадка, изменение цвета, появление запаха, излучение света, выделение или поглощение теплоты.
3. Приведите примеры химических реакций, протекающих в организме человека, в природе.
В природе: ржавление железа, образование озона, фотосинтез.
В теле человека: дыхание (человек потребляет кислород, выделяет углекислый газ), жир превращается в углекислый газ и воду.
4. К каким явлениям — физическим или химическим относятся: а) испарение спирта; б) горение бензина; в) плавление сахара при нагревании; г) потемнение медной пластинки в пламени спиртовки; д) прокисание молока; е) гниение мяса?
Физические явление: испарение спирта, плавление сахара при нагревании.
Химические явления: горение бензина, потемнение медной пластинки в пламени спиртовки, прокисание молока, гниение мяса.
5. Опишите химические реакции, протекающие при нагревании малахита, горении магния, смешивании растворов медного купороса и соды.
При нагревании малахита наблюдается изменение цвета, при горении магния – изменение цвета, выделение теплоты, появление запаха. При смешивании растворов медного купороса и соды, выпадает осадок голубого цвета.
6. Какие условия необходимы для начала и осуществления химических реакций? Зачем перед началом реакции твердые вещества измельчают?
Главное необходимое условие для протекания реакций– это соприкосновение веществ. Но, некоторым может потребоваться нагревание, другим – освещение. Перед началом твердые вещества измельчают, чтобы увеличить площадь соприкосновения.
7. В каких случаях нагревание требуется только для начала реакций?
Деревянная лучинка, смесь железа и серы могу долгое время сохраняться при комнатной температуре, реакции начинаются только при нагревании.
8. Для удаления ржавчины с железных изделий их опускают в горячий водный раствор лимонной кислоты. Через некоторое время ржавчина исчезает, а жидкость окрашивается в желтый цвет. К каким явлениям — физическим или химическим — относится описанный процесс?
Эти признаки (исчезновение ржавчины, окрашивание жидкости в желтый цвет) свидетельствует о протекание химической реакции.
При таком явление можно наблюдать выделение газа, излучение света, выделение теплоты, изменение цвета.
3. Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от:
а) рода вещества, из которого состоит тело, массы тела, изменения его температуры
б) плотности вещества, из которого состоит тело, массы тела, изменения его температуры
в) рода вещества, из которого состоит тело, массы тела, его температуры +
4. Какое физическое явление лежит в основе устройства и работы ртутного термометра:
а) расширение жидкости при нагревании +
б) конвекция в жидкости при нагревании
в) плавление твердого тела при нагревании
5. Какое движение молекул и атомов в твердом состоянии называется тепловым:
а) упорядоченное движение частиц со скоростью, пропорциональной температуре
б) беспорядочное движение частиц во всевозможных направлениях с различными скоростями
в) колебательное движение частиц в различных направлениях около определенных положений равновесия +
6. Выполнен опыт с двумя стаканами горячей воды. Первый охладили, другой подняли вверх. Изменилась ли внутренняя энергия воды в первом и во втором стаканах:
а) не изменилась ни в первом, ни во втором
б) уменьшилась в первом и не изменилась во втором +
в) не изменилась в первом, уменьшилась во втором
7. В кастрюле нагрели 2 кг воды на 20 °С. Сколько энергии израсходовано на нагревание? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг °С:
а) 120 кДж
б) 20 кДж
в) 168 кДж +
8. Холодную металлическую ложечку опустили в стакан с горячей водой. Изменилась ли внутренняя энергия ложечки и если да, то каким способом:
а) увеличилась вследствие теплопередачи +
б) уменьшилась благодаря совершению работы
в) увеличилась путем совершения работы
9. Зажатую плоскогубцами медную проволоку сгибают и разгибают несколько раз. Изменится ли при этом внутренняя энергия и если да, то каким способом:
а) да, теплопередачей
б) да, теплопередачей и совершением работы
в) да, совершением работы +
10. При погружении части металлической ложки в стакан с горячим чаем не погруженная часть ложки стала горячей. Каким способом осуществилась передача энергии в этом случае:
а) излучением
б) теплопроводностью +
в) конвекцией
11. При охлаждении столбика спирта в термометре:
а) уменьшается среднее расстояние между молекулами спирта +
б) увеличивается объём молекул спирта
в) уменьшается объём молекул спирта
12. Теплообмен путём конвекции может осуществляться:
а) только в газах
б) в газах и жидкостях +
в) только в жидкостях
13. Перед горячей штамповкой латунную болванку массой 3 кг нагрели от 15 до 75 °С. Какое количество теплоты получила болванка? Удельная теплоёмкость латуни 380 Дж/(кг • °С):
а) 68,4 кДж +
б) 5700 кДж
в) 760 кДж
14. Если при атмосферном давлении 100 кПа конденсируется 200 г паров некоторого вещества при 100 °С, то в окружающую среду передаётся количество теплоты, равное 460 кДж. Удельная теплота парообразования этого вещества приблизительно равна:
а) 2,1 • 10 в восьмой степени Дж/кг
б) 2,3 • 10 в четвертой степени Дж/кг
в) 2,3 • 10 в шестой степени Дж/кг
15. Тепловая машина за цикл получает от нагревателя 50 Дж и совершает полезную работу, равную 100 Дж. Чему равен КПД тепловой машины:
а) такая машина невозможна +
б) 200%
в) 80%
16. На Земле в огромных масштабах осуществляется круговорот воздушных масс. Движение воздушных масс связано преимущественно с:
а) теплопроводностью
б) конвекцией +
в) излучением
17. Перед горячей штамповкой латунную болванку массой 2 кг нагрели от 150 до 750 °С. Какое количество теплоты получила болванка? Удельная теплоёмкость латуни 380 Дж/(кг • °С):
а) 760 кДж
б) 32 Дж
в) 456 кДж +
18. Сколько энергии необходимо для плавления куска железа массой 4 кг, взятого при температуре плавления? Удельная теплота плавления железа 27 кДж/кг:
а) 6,75 Дж
б) 108000 Дж +
в) 108 Дж
19. Тепловой двигатель получает за цикл от нагревателя 200 Дж теплоты и отдаёт холодильнику 150 Дж. КПД двигателя равен:
а) 65%
б) 45%
в) 25% +
20. Благодаря какому виду теплопередачи (преимущественно) в летний день нагревается вода в водоёмах:
а) конвекция
б) излучение +
в) теплопроводность
21. Металлический брусок массой 400 г нагревают от 20 °С до 25 °С. Определите удельную теплоёмкость металла, если на нагревание затратили 760 Дж теплоты:
а) 380 Дж/(кг • °С) +
б) 2000 Дж/(кг • °С)
в) 760 Дж/(кг • °С)
22. Какое количество теплоты потребуется для плавления 40 г белого чугуна, нагретого до температуры плавления? Удельная теплота плавления белого чугуна 14 • 104 Дж/кг:
а) 3,5 кДж
б) 5,6 кДж +
в) 18 кДж
23. Чему равен коэффициент полезного действия паровой турбины, если полученное ею количество теплоты равно 1000 МДж, а полезная работа составляет 400 МДж:
а) 70%
б) 20%
в) 40% +
24. В металлическом стержне теплопередача осуществляется преимущественно путём:
а) излучения и конвекции
б) теплопроводности +
в) излучения
25. Для нагревания 100 г алюминия от 120 до 140 °С потребовалось 1800 Дж теплоты. Определите по этим данным удельную теплоёмкость алюминия:
а) 9 Дж/(кг • °С)
б) 0,9 Дж/(кг • °С)
в) 900 Дж/(кг • °С) +
26. Масса серебра 10 г. Какое количество теплоты выделится при его кристаллизации, если серебро находится при температуре плавления? Удельная теплота плавления серебра 88 кДж/кг:
а) 88 кДж
б) 880 Дж +
в) 8,8 кДж
27. Рабочее тело тепловой машины получило 70 кДж теплоты. При этом холодильнику передано 52,5 кДж теплоты. КПД такой машины:
а) 25% +
б) 55%
в) 5%
28. Вещество в газообразном состоянии:
а) имеет собственный объём, но не имеет собственной формы
б) имеет собственную форму и собственный объём
в) не имеет ни собственной формы, ни собственного объёма +
29. Открытый сосуд с водой находится в лаборатории, в которой поддерживается определённая температура и влажность воздуха. Скорость испарения будет равна скорости конденсации воды в сосуде:
а) только при условии, что влажность воздуха в лаборатории равна 100% +
б) только при условии, что температура в лаборатории больше 25 °С
в) при любой температуре и влажности в лаборатории
30. Удельная теплота плавления стали равна 78 кДж/кг. Это означает, что для плавления:
а) 1 кг стали при комнатной температуре потребуется 78 кДж энергии
б) 1 кг стали при температуре её плавления потребуется 78 кДж энергии +
в) 78 кг стали при температуре её плавления потребуется 1 кДж энергии
31. Какие из перечисленных веществ обладают наименьшей теплопроводностью:
а) газообразные +
б) жидкие
в) твердые
Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.
Тест проверит знания фактического материала по теме "Физические и химические явления. Химические реакции"
Список вопросов теста
Вопрос 1
К химическим явлениям относится процесс:
- кипения спирта
- плавления серы
- испарения воды
- горения серы
Вопрос 2
Признаком химической реакции не является:
- выделение теплоты
- изменение окраски
- образование осадка
- изменение объёма
Вопрос 3
Какой параметр изменяется при физическом явлении?
- окраска
- форма
- состав веществ
- запах
Вопрос 4
Какой способ разделения смеси используется при отделении спирта от воды?
- осаждение
- перегонка
- фильтрование
- электролиз
Вопрос 5
Насколько правильны утверждения?
А. Сублимация — изменение агрегатного состояния из твердого в газообразное.
Б. Сублимация относится к химическим явлениям.
- утверждение Б, и утверждение А правильные
- правильное лишь утверждение Б
- правильное лишь утверждение А
- оба утверждения неправильные
Вопрос 6
Методы отстаивания и разделения с использованием делительной воронки используются для разделения:
- масла от воды
- песка от соли
- глины от песка
- спирта от воды
Вопрос 7
Какое из явлений не относится к химическим?
- горение древесины
- прокисание молока
- плавление парафина
- гниение опавших листьев
Вопрос 8
Физическими телами являются:
- парафин и глиняный кувшин
- воздух и соль
- бумага и алюминий
- зерно ячменя и стул
Вопрос 9
Для выделения NaCl из раствора используется метод:
- выпаривания
- отстаивания
- действия магнитом
- фильтрования
Вопрос 10
Реакция Na₂CO₃ с CH3COOH (укс. к-той) – пример химического явления, потому что в процессе взаимодействия:
Уже второй раз мы фокусируем внимание на взаимодействии воды и чая. На этот раз более пристально разберем вопрос кипячения воды так, как довольно часто слышны утверждения, что более одного раза кипятить воду нельзя, это критично для вкуса чая, качества воды и нашего здоровья. Посмотрим, что на этот счет нам говорит наука.
Утверждение первое:
При долгом (многократном) кипячении, достигающем точки кипения, вода теряет весь растворенный в ней кислород или большую его часть и из-за этого чай становится тусклым и плоским.
На самом деле растворенный в воде кислород начинает выделяться намного ниже точки кипения воды. При 40 ° C (104 ° F) присутствие растворенного в воде кислорода уже настолько низкое, что почти нет разницы между уровнями кислорода при этой температуре и температуре кипения. Следовательно, разница в уровнях кислорода при средних температурах, используемых для заваривания чая, между 70 °C (158 ° F) и 95 ° C (203 ° F) и точкой кипения, незначительна [1] . Данные видно на кривой растворимости кислорода в воде (рис. 1).
Кривая растворимости кислорода в воде имеет асимптотическое поведение. Это означает, что при повышении температуры воды выше 40ºC (104ºF) кривая будет иметь тенденцию быть почти постоянной, поэтому изменение растворенного в воде кислорода будет незначительным.
Химически процесс потери кислорода в воде объясняется тем фактом, что молекулы кислорода (O2) неполярны, а молекулы воды - полярны. Поскольку O2 и H2O имеют разную полярность, O2 имеет низкую растворимость в воде.
Можно сделать первый вывод: кипячение воды не приведет к потере всего растворенного кислорода в воде и, более того, при повторном кипячении его меньше не станет. Это означает, что потеря растворенного кислорода никак не повлияет на качественные и вкусовые показатели нашего чайного настоя, заваренного кипятком, сколько бы мы ни кипятили воду.
Утверждение второе:
При однократном и повторном кипячении воды, концентрация дейтерия (тяжелой воды) в водном растворе увеличивается, что наносит непоправимый вред нашему здоровью.
● Человек может без видимого вреда для здоровья выпить стакан тяжёлой воды, весь дейтерий будет выведен из организма через несколько дней. Таким образом, тяжёлая вода менее токсична, чем, например, поваренная соль [2] .
● Организм человека состоит на 70% из воды и в ней 0,015% дейтерия [2] , что превышает в десятки и сотни раз содержание в нашем организме таких микроэлементов как медь, железо, цинк, молибден и марганец. В этом отношении его следует отнести к разряду микроэлементов.
● В природных водах соотношение между тяжёлой и обычной водой составляет 1:5500 [2] .
Однако, Академик Игорь Васильевич Петрянов-Соколов как-то подсчитал, сколько воды должно испариться из чайника, чтобы в остатке заметно повысилось содержание дейтерия. Оказалось, что для получения 1 литра воды, в которой концентрация D2О всего в 10 раз превышает природную, в чайник надо долить в общей сложности 2,10^30 тонн воды, что в 300 млн. раз превышает массу Земли! ( примерные расчеты можно посмотреть здесь [3] ) Для производства дейтерий все же получают иными способами, более экономичными.
Переходим ко второму выводу: Дейтерий действительно накапливается в воде при кипячении, но для достижения значительных концентраций, способных причинить хоть какой-то вред человеку, вам понадобится вскипятить всю воду на планете. Поэтому можно спокойно кипятить воду повторно и даже больше, не опасаясь за свое здоровье.
Утверждение третье:
С каждым процессом кипячения концентрация минеральных солей в воде возрастает, что увеличивает ее жесткость.
Для понимания данного процесса приведем немного теории:
Жесткость воде придают соли кальция и магния, растворенные в ней. С их увеличением жесткость воды повышается [4] . В качестве единицы измерения жесткости принимают миллиграмм-эквивалент солей на 1 л воды. Иными словами, при жесткости, равной 1 мг-экв в литре воды содержится 20,04 мг ионов кальция или 12,16 мг ионов магния. Различают временную, постоянную и общую жесткость воды.
Бикарбонаты кальция - Са(НСО3)2 и магния - М(НСО3)2 находятся в растворенном состоянии только при наличии в воде некоторого количества свободной углекислоты. При кипячении свободная углекислота удаляется из воды, а соли распадаются на карбонаты, которые выпадают в осадок, и углекислый газ, улетучивающийся в воздух. В результате вышеприведенных химических преобразований вода теряет жесткость [5] . Вот почему жесткость, обусловленную присутствием в воде бикарбонатов, называют временной или устранимой.
Более стойкие соли (CaSO4, СаСl2, MgSO4, MgCl2, CaSiO3, MgSiO3 и др.) при кипячении не разлагаются и не выпадают в осадок, если, конечно, их концентрация не превышает предела насыщения. Такие соединения придают воде постоянную жесткость [5] .
Обобщим: соли временной жесткости при закипании выпадают в осадок, образуя накипь, тем самым жесткость воды понижается; соли постоянной жесткости не выпадают в осадок при закипании воды, пока их концентрация не достигнет предела насыщения в воде, после чего так же начнут выпадать в осадок.
Стоит так же уделить внимание тому, что при кипячении Очень мягкой и Мягкой воды осадка практически не образуется. А вот при кипячении Жесткой воды, накипь образуется очень быстро [5] .
Все это говорит о том, что при повторном кипячении Очень мягкой и Мягкой воды происходит очень медленное накопление солей постоянной жесткости а, следовательно, увеличение жесткости воды. Однако, в случае Очень мягкой и Мягкой воды это настолько незначительно, что можно этим пренебрегать. На вкус и качество чайного настоя это никак не повлияет.
В случае воды Средней жесткости, это та, что чаще всего используется человеком в быту, при неоднократном кипячении происходит более значительное накопление солей постоянной жесткости, следовательно, постепенное увеличение общей жесткости. Это уже заметнее сказывается на вкусе и качестве чайного настоя.
Если кипятить Жесткую и Очень жесткую воду, которую вообще не рекомендовано пить (сейчас речь не об Архызе), соли постоянной жесткости быстро достигают максимальной концентрации и выпадают в осадок, тем самым жесткость уменьшается, а вода становится мягче, но, конечно не настолько, что ее следует использовать в приготовлении чая.
Вывод по третьему пункту: При кипячении Мягкой воды не стоит задумываться о количестве попыток вскипятить воду. Значительной разницы во вкусе и качестве чайного настоя мы скорее всего не почувствуем. А вот при использовании воды Средней жесткости, что происходит гораздо чаще, стоит задуматься о повторном кипячении, т.к. чай действительно может показать себя с иной стороны из-за повысившейся в процессе повторного кипячения жесткости воды. Жесткую воду вообще для заваривания чая использовать не стоит.
Утверждение четвертое:
Активный хлор, содержащийся в питьевой воде, при кипячении образует ядовитые соединения, вредные для нас.
Активный хлор — это общая масса хлора, содержащаяся в веществе, которую можно выделить при взаимодействии этого вещества с соляной кислотой [6] .
Когда хлор добавляют в воду, он агрессивно воздействует на органическое вещество и стремится его разрушить. При добавлении достаточного количества хлора некоторая его часть остается в воде и после того, как уничтожены все возможные организмы. Оставшаяся часть называется свободным хлором — это прежде всего хлорамины (отработанный хлор, который не очищает воду, а лишь имеет неприятный запах и раздражающее действие). Свободный хлор будет оставаться в воде до тех пор, пока тоже не рассеется или не будет использован для уничтожения нового заражения. [7] Согласно нормам по обеззараживанию питьевой воды СанПиН 2.1.4.1074-01 содержание остаточного хлора должно быть в пределах 0,3-0,5 мг/л.
В природной воде активного и тем более свободного хлора не найти, однако для водопроводной воды это обычное дело. Проще всего избавиться от остатков хлора в водопроводной воде, выдержав её несколько часов в открытой посуде или доведя до кипения: из кипящей воды хлор улетучится быстро и без остатка [8] .
Четвертый вывод: Если питьевая вода не проходила процесс хлорирования, то волноваться по поводу вредного воздействия активного и свободного хлора вообще не стоит, потому что его с большей вероятностью нет в составе воды. При использовании питьевой воды для надежности ее следует отстоять в открытой посуде, а после прокипятить, чтобы остатки хлора улетучились из воды, если они там были.
Утверждение пятое:
Мышьяк действительно иногда встречается как в системах водоснабжения, так и в грунтовых водах. Максимально допустимый уровень мышьяка в воде — 10 мкг/л. Проблемы со здоровьем могут начать возникать уже от 50 мкг/л. Чтобы достичь допустимого предела концентрации мышьяка, потребуется вскипятить почти всю воду в чайнике, а, чтобы достичь концентрации, которая приведет к общей токсичности, то придется вскипятить целых 10 000 л воды. [9]
В данном случае опасны не сами нитраты, а нитрозамины, которые входят в группу канцерогенов. Получить отравление от нитрозаминов действительно возможно, однако утверждение, что нитраты при кипячении воды будут превращаться в нитрозамины не совсем верное, т.к. для такого процесса требуется, чтобы в воде присутствувовали определенные молекулы предшественники и условия формирования нитрозаминов. Это означает, что образование этих опасных химикатов напрямую связано с тем, что находится в воде, и, за исключением увеличения концентрации из-за потери воды, не имеет ничего общего с ее кипячением. Стоит так же сказать, что нитрозамины встречаются в основном в водах очистных сооружений, а не в питьевой воде. [9]
В некоторых странах действительно могут фторировать воду. В настоящее время максимально допустимый предел содержания фтора в питьевой воде составляет 4 мг/л. Когда фторируют воду, то обычно достигают концентрации 0,7 мг/л. Однако, если предположить, что в воде присутствует предельно допустимая концентрация фтора, то вам придется вскипятить целых 15 литров воды, чтобы получить одну чашку воды с действительно опасной концентрацией фтора. [9]
Винилхлорид — это бесцветный органический газ, являющийся ядовитым для человека. Его так же иногда обнаруживают в воде, однако это по большей части связано с загрязнением источников воды. Данное вещество слаборастворимо в воде и при кипячении полностью удаляется из воды из-за своей низкой температуры кипения. Во время кипячения воды можно отравится испарениями винилхлорида, если он в ней присутствовал, поэтому рядом в этот момент находится не стоит. [10]
Диоксины представляют собой группу химически связанных соединений, которые являются устойчивыми загрязнителями окружающей среды. Диоксины образуются, главным образом, в результате промышленных процессов, но могут также образовываться и в результате естественных процессов, таких как извержения вулканов и лесные пожары. Данное вещество очень плохо растворяется в воде и может оказаться только в откровенно загрязненных водах. Поэтому чтобы избежать воздействия диоксинов на свой организм, просто используйте только чистую воду. [11]
Наш последний вывод: Если при кипячении воды концентрация вредных веществ начинает превышать допустимые пределы, то эта вода уже изначально была опасной для здоровья и непригодной для питья. Используйте только чистую питьевую воду и никаких проблем со здоровьем и тем более со вкусом у вас не будет.
Общее заключение:
Для питья и чайного действия лучше использовать чистую (очищенную) мягкую или средней жесткости воду, которая практически не оставляет после себя никакой накипи. В таком случае повторное кипячение воды не приведет к значительному изменению вкуса самой воды, а значит и чай вам не испортит. Однако стоит помнить, что посуда, в которой мы кипятим воду и завариваем чай тоже привносит свои изменения в процесс, но об этом подробнее мы расскажем в отдельной статье.
Существует множество физических явлений, над которыми обычно никто не задумывается — настолько они стали привычны и обыденны.
Однако иногда бывает полезно узнать о них подробнее. Одним из таких явлений является кипение воды.
Что это за явление?
Кипение — это процесс перехода воды из жидкого агрегатного состояния в газообразное, то есть ее превращение в пар.
От обычного испарения оно отличается высокой степенью интенсивности: если на испарение воды может потребоваться несколько дней или недель, то выкипеть такой же ее объем сможет за считанные часы.
При необходимости ёмкость можно прикрыть, тогда часть пара будет конденсироваться обратно, становясь капельками воды.
Процесс кипения условно можно разделить на два этапа:
- сначала вода нагревается до нужной температуры (при нормальном атмосферном давлении — это 100 градусов Цельсия),
- потом происходит её превращение в пар, в течение которого показания термометра уже не меняются.
Однако источник тепла нужен даже на этой стадии, ведь парообразование тоже требует энергетических затрат.
Какие факторы влияют на закипание?
На кипение влияет множество факторов:
- количество воды;
- наличие примесей;
- емкость, в которой она содержится;
- температура окружающей среды;
- высота, где происходит кипячение;
- давление атмосферы;
- мощность источника тепла.
Чем выше изначальная температура воды и воздуха вокруг, тем быстрее начнётся кипение: на нагревание будет затрачено меньше энергии, а значит, меньше времени уйдёт на её получение.
Также часть тепла забирает ёмкость, в которой содержится вода, ведь она должна дойти до нужной температуры ещё раньше, чем ее содержимое. Поэтому посуда с более тонкими стенками, сделанная из легко проводящего тепло материала, например, металла, лучше подходит для кипячения.
От массы, а значит и от объёма вещества, кипение находится в обратной зависимости. Чем больше вес, тем больше энергии требуется на его нагревание, тем дольше будет необходимо ждать.
При прочих равных условиях вода без соли и других примесей закипает несколько быстрее, чем солёная. Однако, если концентрация соли очень низкая, этой разницы может быть практически незаметно.
Давление также влияет на процесс. Чем оно выше, тем дольше будет закипать вода, потому что давление атмосферы как бы удерживает пузырьки газа внутри, а испаряться она начинает тогда, когда давление пара уравнивается с атмосферным.
Соответственно, влияние оказывает также высота, на которой происходит кипячение, ведь с высотой давление уменьшается, как и температура кипения, потому что слой атмосферы сверху становится тоньше.
Эта разница мало заметна, если сравнивать первый этаж жилого дома с пятым, однако становится ощутима, если речь идёт, например, о подъеме в горы.
В вакууме температура кипения всех веществ очень сильно снижается из-за понижения давления, обычно отличие составляет 100-200 градусов. Для воды она стремится к нулю по мере уменьшения количества воздуха, оставшегося в сосуде.
Не менее важны характеристики источника тепла. Чем больше его мощность, то есть количество выделяемой им энергии за единицу времени, тем быстрее идет процесс кипячения. На практике это означает, что на более сильном огне или при большей температуре конфорки на электроплите вода закипит скорее.
Сколько по времени закипает?
Становится понятно, что время кипения сильно зависит от условий, при которых оно происходит.
Чтобы узнать количество времени (секунд) точно до закипания, можно воспользоваться формулой: t= (c1m1t°C1+ c2m2t°C2 +Lm) / N
Величины:
- c1, L — табличные величины, теплоемкость и удельная теплота парообразования воды;
- m1 — ее масса;
- t°C — разница между изначальной и нужной для кипения температурой;
- N — мощность нагревательного прибора;
- m2 и c2 — характеристики емкости, в которой проводится кипячение (масса и теплоемкость).
Даже эта формула учитывает не все, ведь также существуют потери тепла, которое уходит в окружающую среду.
Однако такая точность редко бывает нужна в быту, кроме того, необходимые данные для расчётов получить затруднительно. Чаще всего кипение литра воды на плите при достаточно большом огне занимает около 10 минут. Здесь некоторую роль играет материал, из которого сделана посуда. Быстрее всего нагревается металл.
Как понять, что жидкость кипит?
По мере приближения к точке кипения в воде появляется все больше пузырьков. Сначала их можно увидеть на стенках сосуда, а потом они начинают всплывать на поверхность, отчего она становится неровной. Пропустить этот момент сложно из-за характерного бурления.
Присмотревшись, над поверхностью воды можно будет увидеть поднимающийся пар. Если нет цели заставить воду выкипать, стоит снять её с плиты.
Даже спустя некоторое время после этого испарение будет продолжаться, потому что температура не сразу опустится ниже точки кипения. Например, от чашки горячего чая еще некоторое время идет пар.
Как быстро остывает после?
Остывание зависит от тех же факторов, что и нагрев: от объема, температуры окружающей среды.
Например, электрочайник, вскипевший за пять минут, будет остывать около двух часов, чтобы дойти до комнатной температуры.
Если объем воды большой, то остывание при прочих равных займет более длительный промежуток времени, а чем холоднее воздух вокруг, тем быстрее охладится и сам кипяток. Его температура будет опускаться до того момента, пока не сравняется с окружающей.
Нюансы процесса
Кипение воды в чайнике и кастрюле немного различается между собой, но в обоих случаях оно происходит при 100 градусах. Рассмотрим особенности каждого процесса.
В чайнике
В электрическом чайнике процесс пойдёт быстрее, чем при кипячении в кастрюле, он займёт 3-4 минуты, точное время зависит от конкретной модели и ее мощности. Не потребуется даже выключать прибор – он сделает это автоматически.
Обычный чайник несильно отличается от металлической кастрюли похожей конфигурации и размера, поэтому время закипания у них приблизительно одинаково.
Свист, которым чайник оповещает, что вода кипит, связан с прохождением пара через крышку на его носике.
В кастрюле
При таком способе кипячения ждать потребуется дольше – около 10 мин. Лучше всего подойдет металлическая кастрюля, она нагреется быстрее, чем емкости из других материалов.
Не стоит наполнять ее до самого верха, потому что в таком случае при кипении брызги будут выплескиваться на плиту. Момент закипания сопровождается громким бурлением. Почти сразу после этого воду можно выключать.
Если накрыть кастрюлю крышкой, можно ускорить нагрев и закипание воды, потому что снизится количество тепла, уходящего в окружающую среду. Однако желательно оставить щель, через которую будет выходить пар.
Видео по теме статьи
О кипении жидкости расскажет видео:
Заключение
Хотя с точки зрения физики кипение — далеко не самый сложный процесс, говорить о нем можно долго, так как он связан со множеством факторов, под воздействием которых особенности его протекания несколько отличаются.
Даже общие знания из этой области могут быть полезны и найдут практическое применение, ведь в быту с необходимостью вскипятить воду регулярно сталкивается каждый.
Читайте также: