Zakaj je človek začel vreti vodo, preden jo je pil? Pravilno, da se zaščitite pred številnimi patogenimi bakterijami in virusi. Ta tradicija je prišla na ozemlje srednjeveške Rusije že pred Petrom Velikim, čeprav se domneva, da je prav on prinesel prvi samovar v državo in uvedel obred nenadnega večernega pitja čaja. Pravzaprav so naši ljudje v starodavni Rusiji uporabljali nekakšen samovar za pripravo pijač iz zelišč, jagodičja in korenin. Prekuhanje je bilo tukaj potrebno predvsem za pridobivanje koristnih rastlinskih izvlečkov, ne pa za dezinfekcijo. Dejansko takrat še ni bilo znano za mikrokozmos, kjer živijo te bakterije in virusi. Toda zahvaljujoč vrenju so našo državo obšle svetovne pandemije strašnih bolezni, kot sta kolera ali davica.
celzijeva lestvica
Veliki meteorolog, geolog in astronom iz Švedske Anders Celsius je prvotno uporabil vrednost 100 stopinj za označevanje ledišča vode v normalnih pogojih, vrelišče vode pa je bilo vzeto kot nič stopinj. In po njemsmrti leta 1744 je nič manj znana oseba, botanik Carl Linnaeus in naslednik Celzija Morten Strömer, obrnil to lestvico na glavo zaradi lažje uporabe. Vendar je po drugih virih to storil sam Celsius tik pred smrtjo. Vsekakor pa sta stabilnost odčitkov in razumljiva diploma vplivali na široko uporabo njegove uporabe med najprestižnejšimi znanstvenimi poklici tistega časa – kemiki. In kljub dejstvu, da je obrnjena oznaka lestvice pri 100 stopinjah postavila točko stabilnega vrelišča vode in ne začetka njenega zmrzovanja, je lestvica začela nositi ime svojega primarnega ustvarjalca, Celzija.
Pod atmosfero
Vendar pa ni vse tako preprosto, kot se zdi na prvi pogled. Če pogledamo kateri koli diagram stanja v koordinatah P-T ali P-S (entropija S je neposredna funkcija temperature), vidimo, kako tesno sta temperatura in tlak povezana. S pritiskom se spreminja tudi vrelišče vode. In vsak plezalec se te lastnosti dobro zaveda. Vsakdo, ki je vsaj enkrat v življenju spoznal višine nad 2000-3000 metrov nadmorske višine, ve, kako težko je dihati na višini. To je zato, ker višje ko gremo, tanjši postaja zrak. Atmosferski tlak pade pod eno atmosfero (pod N. O., to je pod "normalnimi pogoji"). Tudi vrelišče vode pade. Odvisno od tlaka na posamezni nadmorski višini lahko vre pri osemdesetih in šestdesetih stopinjah Celzija.
Tlačni kuhalniki
Vendar pa se je treba spomniti, da čeprav glavni mikrobi umrejo pri temperaturah nad šestdeset stopinj Celzija, lahko mnogi preživijo pri osemdeset stopinjah ali več. Zato dosežemo vrelo vodo, torej njeno temperaturo segrejemo na 100 ° C. Vendar pa obstajajo zanimivi kuhinjski aparati, ki vam omogočajo, da skrajšate čas in tekočino segrejete na visoke temperature, ne da bi jo prevreli in izgubili maso z izhlapevanjem. Ob spoznanju, da se vrelišče vode lahko spreminja glede na pritisk, so inženirji iz Združenih držav Amerike na podlagi francoskega prototipa v dvajsetih letih prejšnjega stoletja svetu predstavili lonec pod pritiskom. Načelo njegovega delovanja temelji na dejstvu, da je pokrov tesno pritisnjen na stene, brez možnosti odstranitve pare. V notranjosti se ustvari povečan tlak, voda pa vre pri višjih temperaturah. Vendar so takšne naprave precej nevarne in pogosto povzročajo eksplozije in resne opekline pri uporabnikih.
v idealnem primeru
Poglejmo, kako proces pride in gre. Predstavljajte si idealno gladko in neskončno veliko ogrevalno površino, kjer je porazdelitev toplote enakomerna (na vsak kvadratni milimeter površine se dovaja enaka količina toplotne energije), koeficient hrapavosti površine pa teži k nič. V tem primeru pri n. y. vrenje v laminarni mejni plasti se bo začelo istočasno na celotni površini in se pojavilo takoj, pri čemer bo takoj izhlapela celotna enota prostornine tekočine, ki se nahaja na njeni površini. To so idealni pogoji, v resničnem življenju se to ne zgodi.
Resničnost
Ugotovimo, kakšno je začetno vrelišče vode. Odvisno od tlaka spreminja tudi svoje vrednosti, a bistvo tukaj je v tem. Tudi če vzamemo najbolj gladko, po našem mnenju, ponev in jo pogledamo pod mikroskop, bomo v okularju videli neravne robove in ostre pogoste vrhove, ki štrlijo nad glavno površino. Domnevamo, da se toplota na površino posode dovaja enakomerno, čeprav v resnici tudi to ni povsem resnična izjava. Tudi ko je ponev na največjem gorilniku, je temperaturni gradient na štedilniku neenakomerno razporejen, vedno pa so lokalna območja pregrevanja, ki so odgovorna za zgodnje vrenje vode. Koliko stopinj je hkrati na vrhovih površja in v njegovih nižinah? Površinski vrhovi z neprekinjenim dovajanjem toplote se segrejejo hitreje kot nižine in tako imenovane depresije. Poleg tega, obkroženi z vseh strani z vodo z nizko temperaturo, bolje dajejo energijo vodnim molekulam. Toplotna difuzivnost vrhov je pol do dvakrat večja kot v nižinah.
Temperature
Zato je začetno vrelišče vode približno osemdeset stopinj Celzija. Pri tej vrednosti površinski vrhovi dovajajo dovolj toplote, da tekočina v trenutku zavre in tvori prve očesu vidne mehurčke, ki se plaho začnejo dvigovati na površje. Pri kateri je vrelišče vodenormalen pritisk - sprašujejo mnogi. Odgovor na to vprašanje je enostavno najti v tabelah. Pri atmosferskem tlaku se vzpostavi stabilno vrenje pri 99,9839 °C.
