Химичен състав на мехурчета във вряща вода

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

Нека поговорим за мехурчетата, знаете ли какво точно представляват тези мехурчета, които виждате в съд, пълен с вряща вода? Някои хора си мислят, че са въздух, защото много от мехурчетата, които познаваме, като сапунените мехурчета, всъщност са пълни с въздух. Други смятат, че това е изтичането на водород или кислород в резултат на химическа промяна в природата на водата, когато кипи.

Но нито едно от тези предположения не е вярно. Когато водата се налее в тенджера и тя започне да се нагрява, се наблюдават мехурчета по стените на тенджерата. Тези мехурчета всъщност са въздух. По-голямата част от водата съдържа разтворен въздух. Когато започнете да загрявате водата, този разтворен въздух излиза от водата. Тези мехурчета обаче не са тези, свързани с вряща вода.

Какво се случва, когато водата заври

Когато водата заври, тя претърпява физическа промяна, а не химическа. Водните молекули не се разделят на водород и кислород, по-скоро полярните връзки между водните молекули се разкъсват, което им позволява да достигнат точката си на кипене и физически да се превърнат от течност в газ.

Вероятно вече знаете, че водата се предлага в три форми: твърда, течна и газообразна. Познаваме твърдата форма като лед. Течната форма е, разбира се, водата, която пием. Газообразната форма е водна пара. Водната пара съществува около нас, във въздуха, почти през цялото време. Просто не можем да го видим.

За да превърнете течност в газ чрез кипене, течността трябва да се нагрее, докато налягането на парите й се изравни с атмосферното налягане. В случай на вода, това се случва при около 100°C. Поради тази причина точката на кипене на водата се счита за 100°C. Въпреки това, точката на кипене на водата всъщност може да бъде по-висока или по-ниска в зависимост от редица фактори, включително надморска височина, атмосферно налягане и наличието на други химикали във водата, за да назовем само няколко.

Когато водата заври, топлинната енергия се предава на водните молекули, които започват да се движат по-бързо. В крайна сметка молекулите имат твърде много кинетична енергия, за да се слепят заедно като течност. След това се образуват газообразни молекули на водна пара. Те плуват по повърхността под формата на мехурчета и се движат във въздуха.

Вместо да са въздух, мехурчетата в съд с вряща вода са направени от вода, просто вода в газообразно състояние. Това, което изглежда като съд, пълен с вода и въздух, всъщност е съд, пълен само с вода, макар и в две различни агрегатни състояния.

Може ли течност да заври без да прави мехурчета?

Представете си повърхност, специално проектирана да позволява на течностите да кипят без мехурчета. Звучи противоречиво и в известен смисъл е така. Но помислете за следното.

Когато сложим малка капка вода върху много горещ тиган, тя се разпръсква и отнема около минута, за да се изпари. При първия контакт горещата повърхност изпарява част от капката, създавайки изолиращ слой пара между капката и горещата повърхност. Това е много подобно на това, което се случва във въздушната камера на прозорец с двоен стъклопакет. Този слой пара може да се поддържа само ако горещата повърхност е над така наречената точка на Лайденфрост.

Парният слой Leidenfrost също играе важна роля при кипенето и охлаждането. Ако вместо малки капки вода върху горещ тиган, имаме горещ чайник, пълен с вода, слоят пара на Leidenfrost се свива, когато чайникът се охлади под температурата на Leidenfrost. Това води до експлозия от парни мехурчета, когато водата влезе в пряк контакт с (все още) горещата повърхност.

Кратко обяснение на ефекта на Лайденфрост

През 1756 г. Йохан Готлоб Лайденфрост наблюдава, че капки вода се плъзгат от достатъчно горещ тиган поради левитацията на филм от водна пара. Тези филми са стабилни само когато горещата повърхност е над критична температура и те са централно явление на кипене.

В този така наречен режим на Лайденфрост, ниската топлопроводимост на слоя пара предотвратява преноса на топлина между горещата повърхност и течността. Когато температурата на охлаждащата повърхност падне под критичната температура, парният филм се свива и системата влиза в режим на ядрено кипене. Това може да доведе до особено вредни парни експлозии в някои контексти, като например атомни електроцентрали.

От друга страна, наличието на тези парни филми може също да намали съпротивлението течност-твърдо вещество.

Източници

Carolina Posada Osorio (BEd)
Carolina Posada Osorio (BEd)
(Licenciada en Educación. Licenciada en Comunicación e Informática educativa) -COLABORADORA. Redactora y divulgadora.

Artículos relacionados