الغليان هو عملية تغيير الحالة الكلية للمادة. عندما نتحدث عن الماء ، فإننا نعني التغيير من السائل إلى البخار. من المهم ملاحظة أن الغليان لا يعني التبخر ، والذي يمكن أن يحدث حتى في درجة حرارة الغرفة. أيضا ، لا تخلط بينه وبين الغليان ، وهي عملية تسخين الماء لدرجة حرارة معينة. الآن بعد أن فهمنا المفاهيم ، يمكننا تحديد درجة حرارة الماء الذي يغلي.
العملية
عملية تحويل حالة التجميع من سائل إلى غازي معقدة. وعلى الرغم من أن الناس لا يرون ذلك ، إلا أن هناك 4 مراحل:
- في المرحلة الأولى ، تتكون فقاعات صغيرة أسفل الحاوية الساخنة. يمكن رؤيتها أيضًا على جوانب الماء أو على سطحه. تتشكل بسبب توسع فقاعات الهواء ،التي توجد دائمًا في شقوق الحاوية حيث يتم تسخين الماء.
- في المرحلة الثانية ، يزداد حجم الفقاعات. يبدأ كل منهم في الاندفاع إلى السطح ، حيث يوجد بداخلها بخار مشبع أخف من الماء. مع زيادة درجة حرارة التسخين ، يزداد ضغط الفقاعات ، ويتم دفعها إلى السطح بسبب قوة أرخميدس المعروفة. يمكن سماع صوت الفقاعات المميز حيث تتوسع وتتقلص الفقاعات باستمرار.
- في المرحلة الثالثة ، يمكن رؤية عدد كبير من الفقاعات على السطح. يؤدي هذا في البداية إلى ظهور غيوم في الماء. تسمى هذه العملية شعبيا "غليان المفتاح الأبيض" ، وتستمر لفترة قصيرة من الزمن.
- في المرحلة الرابعة ، يغلي الماء بشكل مكثف ، وتظهر فقاعات متفجرة كبيرة على السطح ، ومن الممكن حدوث تناثر. في أغلب الأحيان ، يعني الرذاذ أن السائل قد وصل إلى أقصى درجة حرارة له. سيبدأ البخار في الخروج من الماء.
من المعروف ان الماء يغلي عند درجة حرارة 100 درجة وهو ممكن فقط في المرحلة الرابعة
درجة حرارة البخار
البخار هو احدى حالات الماء. عندما يدخل الهواء ، فإنه ، مثل الغازات الأخرى ، يمارس ضغطًا معينًا عليه. أثناء التبخير ، تظل درجة حرارة البخار والماء ثابتة حتى يغير السائل بأكمله حالة التجميع. يمكن تفسير هذه الظاهرة بحقيقة أنه عند الغليان ، يتم إنفاق كل الطاقة على تحويل الماء إلى بخار.
في بداية الغليان رطبةبخار مشبع ، يصبح جافًا بعد تبخر كل السائل. إذا بدأت درجة حرارته في تجاوز درجة حرارة الماء ، فإن هذا البخار يكون محمومًا للغاية ، ومن حيث خصائصه سيكون أقرب إلى الغاز.
غليان الماء المالح
من المثير للاهتمام معرفة درجة غليان الماء الذي يحتوي على نسبة عالية من الملح. من المعروف أنه يجب أن يكون أعلى بسبب محتوى أيونات الصوديوم والكلوريد في التركيبة ، والتي تحتل مساحة بين جزيئات الماء. يختلف هذا التركيب الكيميائي للماء مع الملح عن السائل الطازج المعتاد.
الحقيقة هي أنه يوجد في الماء المالح تفاعل ترطيب - عملية ربط جزيئات الماء بأيونات الملح. تكون الرابطة بين جزيئات الماء العذب أضعف من تلك التي تكونت أثناء الترطيب ، لذا فإن غليان السائل مع الملح المذاب سيستغرق وقتًا أطول. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تتحرك الجزيئات الموجودة في الماء المحتوي على الملح بشكل أسرع ، ولكن هناك عدد أقل منها ، وهذا هو سبب حدوث الاصطدامات بينها بشكل أقل. نتيجة لذلك ، يتم إنتاج بخار أقل وبالتالي يكون ضغطه أقل من رأس بخار الماء العذب. لذلك ، يلزم المزيد من الطاقة (درجة الحرارة) للتبخير الكامل. في المتوسط ، لغلي لتر واحد من الماء يحتوي على 60 جرام من الملح ، من الضروري رفع درجة غليان الماء بنسبة 10٪ (أي بمقدار 10 درجة مئوية).
تبعيات الغليان على الضغط
من المعروف أنه في الجبال ، بغض النظر عن التركيب الكيميائي للماء ، ستكون نقطة الغليان أقل. هذا يرجع إلى حقيقة أن الضغط الجوي عند الارتفاعأقل. يعتبر الضغط الطبيعي 101.325 كيلو باسكال. مع ذلك ، تبلغ درجة غليان الماء 100 درجة مئوية. لكن إذا تسلقت جبلًا حيث الضغط في المتوسط 40 كيلو باسكال ، فإن الماء سيغلي هناك عند 75.88 درجة مئوية ، لكن هذا لا يعني أن الطهي في الجبال سيستغرق نصف الوقت تقريبًا. للمعالجة الحرارية للمنتجات ، هناك حاجة إلى درجة حرارة معينة.
يُعتقد أنه على ارتفاع 500 متر فوق مستوى سطح البحر ، سيغلي الماء عند 98.3 درجة مئوية ، وعلى ارتفاع 3000 متر ستكون نقطة الغليان 90 درجة مئوية.
لاحظ أن هذا القانون يعمل أيضًا في الاتجاه المعاكس. إذا تم وضع سائل في دورق مغلق لا يمكن للبخار المرور من خلاله ، فعند ارتفاع درجة الحرارة وتكوين البخار ، سيزداد الضغط في هذا الدورق ، وسيحدث الغليان عند ضغط مرتفع عند درجة حرارة أعلى. على سبيل المثال ، عند ضغط 490.3 كيلو باسكال ، ستكون نقطة غليان الماء 151 درجة مئوية
غليان الماء المقطر
الماء المقطر هو ماء منقى بدون أي شوائب. غالبًا ما يستخدم للأغراض الطبية أو الفنية. وبالنظر إلى عدم وجود شوائب في هذه المياه ، فإنها لا تستخدم في الطهي. من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن الماء المقطر يغلي أسرع من الماء العذب العادي ، لكن درجة الغليان تظل كما هي - 100 درجة. ومع ذلك ، فإن الفرق في وقت الغليان سيكون ضئيلاً - مجرد جزء من الثانية.
في إبريق الشاي
كثيرا ما يتساءل الناسفي أي درجة حرارة يغلي الماء في الغلاية ، حيث تستخدم هذه الأجهزة لغلي السائل. مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن الضغط الجوي في الشقة يساوي المستوى القياسي ، وأن الماء المستخدم لا يحتوي على أملاح وشوائب أخرى لا ينبغي أن تكون موجودة ، فإن نقطة الغليان ستكون أيضًا قياسية - 100 درجة. أما إذا كان الماء يحتوي على ملح فإن درجة الغليان كما نعلم بالفعل ستكون أعلى.
الخلاصة
الآن أنت تعرف في أي درجة حرارة يغلي الماء ، وكيف يؤثر الضغط الجوي وتكوين السائل على هذه العملية. لا يوجد شيء معقد في هذا ، ويتلقى الأطفال مثل هذه المعلومات في المدرسة. الشيء الرئيسي الذي يجب تذكره هو أنه مع انخفاض الضغط ، تنخفض درجة غليان السائل أيضًا ، ومع ارتفاعه تزداد أيضًا.
على الإنترنت ، يمكنك أن تجد العديد من الجداول المختلفة التي تشير إلى اعتماد درجة غليان السائل على الضغط الجوي. إنها متاحة للجميع ويتم استخدامها بنشاط من قبل تلاميذ المدارس والطلاب وحتى المعلمين في المعاهد.
