Vrenje je proces promjene agregatnog stanja tvari. Kada govorimo o vodi, mislimo na promjenu iz tekućine u paru. Važno je napomenuti da vrenje nije isparavanje, što se može dogoditi čak i na sobnoj temperaturi. Također, nemojte brkati s ključanjem, što je proces zagrijavanja vode na određenu temperaturu. Sada kada razumijemo koncepte, možemo odrediti na kojoj temperaturi voda ključa.
Proces
Proces transformacije agregatnog stanja iz tekućeg u plinovito je složen. I iako ljudi to ne vide, postoje 4 faze:
- U prvoj fazi na dnu zagrijane posude nastaju mali mjehurići. Mogu se vidjeti i sa strane ili na površini vode. Nastaju zbog širenja mjehurića zraka,koji se uvijek nalaze u pukotinama posude u kojoj se zagrijava voda.
- U drugoj fazi, volumen mjehurića se povećava. Svi oni počinju juriti na površinu, jer se unutar njih nalazi zasićena para, koja je lakša od vode. S povećanjem temperature zagrijavanja raste tlak mjehurića, koji se zbog poznate Arhimedove sile potiskuju na površinu. Može se čuti karakterističan zvuk mjehurića dok se mjehurići neprestano šire i skupljaju.
- U trećoj fazi na površini se može vidjeti veliki broj mjehurića. To u početku stvara zamućenost u vodi. Ovaj proces se popularno naziva "kuhanje bijelog ključa", a traje kratko.
- U četvrtoj fazi voda intenzivno ključa, na površini se pojavljuju veliki mjehurići koji pucaju, moguće je prskanje. Najčešće prskanje znače da je tekućina dosegla svoju maksimalnu temperaturu. Para će početi izlaziti iz vode.
Poznato je da voda ključa na temperaturi od 100 stupnjeva, što je moguće tek u četvrtoj fazi.
temperatura pare
Para je jedno od stanja vode. Kada uđe u zrak, tada, kao i drugi plinovi, vrši određeni pritisak na njega. Tijekom isparavanja temperatura pare i vode ostaje konstantna sve dok cijela tekućina ne promijeni svoje agregacijsko stanje. Ovaj fenomen se može objasniti činjenicom da se pri ključanju sva energija troši na pretvaranje vode u paru.
Na samom početku vrenja, vlažnazasićena para, koja nakon isparavanja sve tekućine postaje suha. Ako njena temperatura počne prelaziti temperaturu vode, tada se takva para pregrijava, a po svojim karakteristikama bit će bliža plinu.
Kuća slana voda
Zanimljivo je znati na kojoj temperaturi vrije voda s visokim udjelom soli. Poznato je da bi trebao biti veći zbog sadržaja Na+ i Cl- iona u sastavu, koji zauzimaju prostor između molekula vode. Ovaj kemijski sastav vode sa soli razlikuje se od uobičajene svježe tekućine.
Činjenica je da u slanoj vodi dolazi do reakcije hidratacije – procesa pričvršćivanja molekula vode na ione soli. Veza između molekula slatke vode slabija je od onih koje nastaju tijekom hidratacije, pa će ključanje tekućine s otopljenom soli trajati dulje. Kako temperatura raste, molekule u vodi koja sadrži sol kreću se brže, ali ih je sve manje, zbog čega se sudari među njima rjeđe događaju. Kao rezultat, proizvodi se manje pare i njezin je tlak stoga niži od parne glave slatke vode. Stoga je za potpuno isparavanje potrebno više energije (temperature). U prosjeku, za kuhanje jedne litre vode koja sadrži 60 grama soli, potrebno je povisiti vrelište vode za 10% (odnosno za 10 C).
Ovisnosti ključanja o tlaku
Poznato je da će u planinama, bez obzira na kemijski sastav vode, vrelište biti niže. To je zbog činjenice da je atmosferski tlak na nadmorskoj visiniispod. Normalnim tlakom se smatra 101,325 kPa. Kod njega je vrelište vode 100 stupnjeva Celzija. Ali ako se popnete na planinu, gdje je tlak u prosjeku 40 kPa, tada će voda tamo ključati na 75,88 C. Ali to ne znači da će kuhanje u planinama trajati gotovo pola vremena. Za toplinsku obradu proizvoda potrebna je određena temperatura.
Vjeruje se da će na nadmorskoj visini od 500 metara voda ključati na 98,3 C, a na visini od 3000 metara vrelište će biti 90 C.
Napominjemo da ovaj zakon također radi u suprotnom smjeru. Ako se tekućina stavi u zatvorenu tikvicu kroz koju para ne može proći, tada će porastom temperature i stvaranjem para tlak u ovoj tikvici porasti, a vrenje pri povišenom tlaku će se dogoditi na višoj temperaturi. Na primjer, pri tlaku od 490,3 kPa, točka ključanja vode bit će 151 C.
Kupuća destilirana voda
Destilirana voda je pročišćena voda bez ikakvih nečistoća. Često se koristi u medicinske ili tehničke svrhe. S obzirom da u takvoj vodi nema nečistoća, ona se ne koristi za kuhanje. Zanimljivo je napomenuti da destilirana voda ključa brže od obične slatke vode, ali vrelište ostaje isto - 100 stupnjeva. Međutim, razlika u vremenu ključanja bit će minimalna - samo djelić sekunde.
U čajniku
Često se ljudi pitajuna kojoj temperaturi ključa voda u kotliću, budući da upravo te uređaje koriste za kuhanje tekućine. Uzimajući u obzir činjenicu da je atmosferski tlak u stanu jednak standardnom, a korištena voda ne sadrži soli i druge nečistoće koje ne bi trebale biti tamo, tada će i točka vrelišta biti standardna - 100 stupnjeva. Ali ako voda sadrži sol, tada će točka ključanja, kao što već znamo, biti viša.
Zaključak
Sada znate na kojoj temperaturi voda ključa i kako atmosferski tlak i sastav tekućine utječu na ovaj proces. U tome nema ništa komplicirano, a djeca dobivaju takve informacije u školi. Glavna stvar koju treba zapamtiti je da kako se tlak smanjuje, vrelište tekućine također se smanjuje, a kako raste, također se povećava.
Na internetu možete pronaći mnogo različitih tablica koje pokazuju ovisnost vrelišta tekućine o atmosferskom tlaku. Dostupni su svima i aktivno ih koriste školarci, studenti, pa čak i profesori na institutima.
