Қайнау – заттың агрегаттық күйін өзгерту процесі. Су туралы айтқанда, біз сұйық күйден буға ауысуды айтамыз. Қайнау булану емес екенін ескеру маңызды, ол тіпті бөлме температурасында да болуы мүмкін. Сондай-ақ, суды белгілі бір температураға дейін қыздыру процесі болып табылатын қайнатумен шатастырмаңыз. Енді ұғымдарды түсінгеннен кейін судың қай температурада қайнайтынын анықтай аламыз.
Процесс
Агрегация күйін сұйық күйден газға айналдыру процесі күрделі. Адамдар оны көрмесе де, 4 кезең бар:
- Бірінші кезеңде қыздырылған ыдыстың түбінде кішкене көпіршіктер пайда болады. Оларды судың бүйірлерінен немесе бетінде де көруге болады. Олар ауа көпіршіктерінің кеңеюінен пайда болады,олар әрқашан су жылытылатын ыдыстың жарықтарында кездеседі.
- Екінші кезеңде көпіршіктердің көлемі артады. Олардың барлығы су бетіне асыға бастайды, өйткені олардың ішінде судан жеңіл қаныққан бу бар. Қыздыру температурасының жоғарылауымен көпіршіктердің қысымы артады және олар белгілі Архимед күшінің әсерінен жер бетіне итеріледі. Көпіршіктер үздіксіз кеңейіп, кішірейген кезде тән көпіршікті дыбыс естіледі.
- Үшінші кезеңде бетінде көп мөлшерде көпіршіктерді көруге болады. Бұл бастапқыда суда бұлттылықты тудырады. Бұл процесс халық арасында "ақ кілтті қайнату" деп аталады және ол қысқа уақытқа созылады.
- Төртінші кезеңде су қарқынды қайнайды, бетінде үлкен жарылған көпіршіктер пайда болады, шашырауы мүмкін. Көбінесе шашырау сұйықтықтың максималды температурасына жеткенін білдіреді. Судан бу шыға бастайды.
Су 100 градус температурада қайнайтыны белгілі, бұл тек төртінші кезеңде ғана мүмкін.
Бу температурасы
Бу – су күйлерінің бірі. Ол ауаға енген кезде, басқа газдар сияқты, оған белгілі бір қысым жасайды. Булану кезінде бу мен судың температурасы бүкіл сұйықтық агрегаттық күйін өзгерткенше тұрақты болып қалады. Бұл құбылысты қайнаған кезде барлық энергия суды буға айналдыруға жұмсалатынымен түсіндіруге болады.
Қайнаудың ең басында ылғалдықаныққан бу, ол барлық сұйықтықтың булануынан кейін құрғақ болады. Егер оның температурасы судың температурасынан аса бастаса, онда мұндай бу өте қызып кетеді және оның сипаттамалары бойынша ол газға жақынырақ болады.
Қайнаған тұзды су
Тұзы жоғары судың қай температурада қайнайтыны қызық. Құрамындағы су молекулалары арасындағы аумақты алып жатқан Na+ және Cl- иондарының болуына байланысты жоғары болуы керек екені белгілі. Тұз қосылған судың бұл химиялық құрамы кәдімгі тұщы сұйықтықтан ерекшеленеді.
Тұзды суда гидратация реакциясы жүреді - су молекулаларын тұз иондарына қосу процесі. Тұщы су молекулалары арасындағы байланыс гидратация кезінде түзілгенге қарағанда әлсіз, сондықтан еріген тұзбен қайнаған сұйықтық көп уақыт алады. Температура көтерілген сайын құрамында тұзы бар судағы молекулалар жылдамырақ қозғалады, бірақ олардың саны аз, сондықтан олардың арасындағы соқтығыстар жиі емес. Нәтижесінде бу аз шығарылады, сондықтан оның қысымы тұщы судың бу басынан төмен болады. Сондықтан толық булану үшін көбірек энергия (температура) қажет. Орташа алғанда 60 грамм тұзы бар бір литр суды қайнату үшін судың қайнау температурасын 10%-ға (яғни 10 С-қа) көтеру керек.
Қайнаудың қысымға тәуелділігі
Тауларда судың химиялық құрамына қарамастан қайнау температурасы төмен болатыны белгілі. Бұл биіктіктегі атмосфералық қысымға байланыстытөменде. Қалыпты қысым 101,325 кПа деп есептеледі. Онымен судың қайнау температурасы 100 градус Цельсий. Бірақ егер сіз қысымы орташа 40 кПа болатын тауға көтерілсеңіз, онда су 75,88 С қайнатылады. Бірақ бұл тауда тамақ дайындау уақыттың жартысына жуығын алады дегенді білдірмейді. Өнімдерді термиялық өңдеу үшін белгілі бір температура қажет.
Теңіз деңгейінен 500 метр биіктікте су 98,3 С, ал 3000 метр биіктікте қайнау температурасы 90 С болады деп есептеледі.
Бұл заңның да қарама-қарсы бағытта жұмыс істейтінін ескеріңіз. Буы өтпейтін жабық колбаға сұйықты салса, температура көтеріліп, бу пайда болған сайын бұл колбадағы қысым артып, жоғары температурада қайнау жүреді. Мысалы, 490,3 кПа қысымда судың қайнау температурасы 151 С болады.
Қайнаған тазартылған су
Дистилденген су – ешқандай қоспасыз тазартылған су. Ол көбінесе медициналық немесе техникалық мақсаттарда қолданылады. Мұндай суда қоспалар жоқ екенін ескерсек, ол тамақ дайындауға пайдаланылмайды. Бір қызығы, тазартылған су кәдімгі тұщы суға қарағанда тезірек қайнайды, бірақ қайнау температурасы өзгеріссіз қалады - 100 градус. Дегенмен, қайнау уақытындағы айырмашылық аз болады - секундтың бір бөлігі ғана.
Шәйнекте
Көбінесе адамдар таң қалдырадышәйнекте су қай температурада қайнатылады, өйткені олар сұйықтықты қайнату үшін дәл осы құрылғыларды пайдаланады. Пәтердегі атмосфералық қысымның стандартты қысымға тең екендігін және пайдаланылған судың құрамында болмауы керек тұздар мен басқа қоспалар болмайтынын ескере отырып, қайнау температурасы да стандартты болады - 100 градус. Бірақ судың құрамында тұз болса, біз білетіндей, қайнау температурасы жоғарырақ болады.
Қорытынды
Енді сіз судың қай температурада қайнайтынын және атмосфералық қысым мен сұйықтық құрамының бұл процеске қалай әсер ететінін білесіз. Бұл жерде күрделі ештеңе жоқ, балалар мұндай ақпаратты мектепте алады. Ең бастысы, қысым төмендеген сайын сұйықтықтың қайнау температурасы да төмендейді, ал көтерілген сайын ол жоғарылайды.
Интернеттен сұйықтықтың қайнау температурасының атмосфералық қысымға тәуелділігін көрсететін көптеген әртүрлі кестелерді табуға болады. Олар барлығына қолжетімді және мектеп оқушылары, студенттер, тіпті институт мұғалімдері де белсенді пайдаланады.
