Vretje je proces spreminjanja agregatnega stanja snovi. Ko govorimo o vodi, mislimo na prehod iz tekočine v paro. Pomembno je omeniti, da vrenje ni izhlapevanje, ki se lahko pojavi tudi pri sobni temperaturi. Prav tako ne zamenjujte z vrenjem, ki je proces segrevanja vode na določeno temperaturo. Zdaj, ko razumemo koncepte, lahko ugotovimo, pri kateri temperaturi voda vre.
Proces
Proces preoblikovanja agregacijskega stanja iz tekočega v plinasto je zapleten. In čeprav ljudje tega ne vidijo, obstajajo 4 stopnje:
- V prvi fazi se na dnu ogrete posode tvorijo majhni mehurčki. Vidimo jih lahko tudi na straneh ali na površini vode. Nastanejo zaradi širjenja zračnih mehurčkov,ki se vedno nahajajo v razpokah posode, kjer se segreva voda.
- Na drugi stopnji se volumen mehurčkov poveča. Vsi začnejo hiteti na površje, saj je v njih nasičena para, ki je lažja od vode. Z zvišanjem temperature segrevanja se tlak mehurčkov poveča, ti pa so zaradi znane Arhimedove sile potisnjeni na površje. Ko se mehurčki nenehno širijo in krčijo, je mogoče slišati značilen brbotajoč zvok.
- V tretji fazi je na površini vidno veliko število mehurčkov. To sprva povzroči motnost v vodi. Ta postopek se popularno imenuje "vretje belega ključa" in traja kratek čas.
- V četrti stopnji voda intenzivno vre, na površini se pojavijo veliki pokajoči mehurčki, možno je brizganje. Najpogosteje brizganje pomeni, da je tekočina dosegla najvišjo temperaturo. Para bo začela izhajati iz vode.
Poznano je, da voda vre pri temperaturi 100 stopinj, kar je možno le v četrti stopnji.
temperatura pare
Para je eno od stanj vode. Ko vstopi v zrak, potem tako kot drugi plini nanj izvaja določen pritisk. Med izhlapevanjem ostane temperatura pare in vode konstantna, dokler celotna tekočina ne spremeni svojega agregacijskega stanja. Ta pojav je mogoče razložiti z dejstvom, da se pri vrenju vsa energija porabi za pretvorbo vode v paro.
Na samem začetku vrenja vlažnanasičena para, ki po izhlapevanju vse tekočine postane suha. Če njegova temperatura začne presegati temperaturo vode, se taka para pregreje in po svojih lastnostih se bo približala plinu.
Vrela slana voda
Zanimivo je vedeti, pri kakšni temperaturi vre voda z visoko vsebnostjo soli. Znano je, da bi morala biti višja zaradi vsebnosti Na+ in Cl-ionov v sestavi, ki zasedajo območje med molekulami vode. Ta kemična sestava vode s soljo se razlikuje od običajne sveže tekočine.
Dejstvo je, da v slani vodi pride do hidratacijske reakcije – procesa vezave molekul vode na ione soli. Vez med molekulami sladke vode je šibkejša od tistih, ki nastanejo med hidracijo, zato bo vrenje tekočine z raztopljeno soljo trajalo dlje. Z dvigom temperature se molekule v vodi, ki vsebuje sol, gibljejo hitreje, vendar jih je manj, zato do trkov med njimi prihaja manj pogosto. Posledično nastane manj pare, zato je njen tlak nižji od parne glave sladke vode. Zato je za popolno izhlapevanje potrebno več energije (temperature). V povprečju je treba za kuhanje enega litra vode, ki vsebuje 60 gramov soli, dvigniti vrelišče vode za 10 % (to je za 10 C).
Odvisnosti vrenja od tlaka
Znano je, da bo v gorah, ne glede na kemično sestavo vode, vrelišče nižje. To je posledica dejstva, da je atmosferski tlak na nadmorski višinispodaj. Normalni tlak se šteje za 101,325 kPa. Z njim je vrelišče vode 100 stopinj Celzija. Če pa se povzpnete na goro, kjer je tlak v povprečju 40 kPa, potem bo voda tam zavrela pri 75,88 C. Vendar to ne pomeni, da bo kuhanje v gorah trajalo skoraj polovico časa. Za toplotno obdelavo izdelkov je potrebna določena temperatura.
Meni je, da bo na nadmorski višini 500 metrov voda vrela pri 98,3 C, na višini 3000 metrov pa bo vrelišče 90 C.
Upoštevajte, da ta zakon deluje tudi v nasprotni smeri. Če damo tekočino v zaprto bučko, skozi katero para ne more prehajati, potem ko se temperatura dvigne in nastane para, se bo tlak v tej bučki povečal, pri višji temperaturi pa bo prišlo do vrenja pri povišanem tlaku. Na primer, pri tlaku 490,3 kPa bo vrelišče vode 151 C.
Vrela destilirana voda
Destilirana voda je prečiščena voda brez nečistoč. Pogosto se uporablja v medicinske ali tehnične namene. Glede na to, da v takšni vodi ni nečistoč, se ne uporablja za kuhanje. Zanimivo je, da destilirana voda vre hitreje kot navadna sladka voda, vendar vrelišče ostaja enako - 100 stopinj. Vendar bo razlika v času vrelišča minimalna - le delček sekunde.
V čajniku
Pogosto se ljudje sprašujejopri kakšni temperaturi vre voda v kotličku, saj prav te naprave uporabljajo za vrenje tekočine. Ob upoštevanju dejstva, da je atmosferski tlak v stanovanju enak standardnemu, uporabljena voda pa ne vsebuje soli in drugih nečistoč, ki jih ne bi smelo biti, bo tudi vrelišče standardno - 100 stopinj. Če pa voda vsebuje sol, bo vrelišče, kot že vemo, višje.
Sklep
Zdaj veste, pri kateri temperaturi voda vre in kako atmosferski tlak in sestava tekočine vplivata na ta proces. V tem ni nič zapletenega in otroci dobijo takšne informacije v šoli. Glavna stvar, ki si jo je treba zapomniti, je, da se z zniževanjem tlaka zniža tudi vrelišče tekočine, in ko se dviga, se tudi poveča.
Na internetu lahko najdete veliko različnih tabel, ki kažejo odvisnost vrelišča tekočine od atmosferskega tlaka. Na voljo so vsem in jih aktivno uporabljajo šolarji, študenti in celo učitelji na inštitutih.
