Miksi ihminen alkoi keittää vettä ennen sen juomista? Oikein suojautuaksesi monilta patogeenisiltä bakteereilta ja viruksilta. Tämä perinne tuli keskiaikaisen Venäjän alueelle jo ennen Pietari Suurta, vaikka uskotaan, että juuri hän toi maahan ensimmäisen samovarin ja esitteli kiireettömän illan teen juomisen rituaalin. Itse asiassa kansamme käytti muinaisella Venäjällä eräänlaista samovaaria tehdäkseen juomia yrteistä, marjoista ja juurista. Keittämistä vaadittiin täällä lähinnä hyödyllisten kasviuutteiden uuttamiseen, ei desinfiointiin. Itse asiassa tuolloin ei edes tiedetty mikrokosmosta, jossa nämä bakteerit ja virukset elävät. Kiehumisen ansiosta maamme kuitenkin ohitettiin kauheiden sairauksien, kuten koleran tai kurkkumätä, maailmanlaajuiset pandemiat.
Celsiusasteikko
Ruotsalainen suuri meteorologi, geologi ja tähtitieteilijä Anders Celsius käytti alun perin arvoa 100 astetta osoittamaan veden jäätymispistettä normaaleissa olosuhteissa, ja veden kiehumispisteeksi otettiin nolla astetta. Ja sen jälkeenKuollessaan vuonna 1744, yhtä kuuluisa henkilö, kasvitieteilijä Carl Linnaeus ja Celsius Morten Strömerin seuraaja, käänsi tämän asteikon ylösalaisin käytön helpottamiseksi. Muiden lähteiden mukaan Celsius itse teki tämän kuitenkin vähän ennen kuolemaansa. Mutta joka tapauksessa lukemien vakaus ja ymmärrettävä valmistuminen vaikuttivat sen käytön laajaan käyttöön tuolloin arvostetuimpien tieteellisten ammattien - kemistien - keskuudessa. Ja huolimatta siitä, että vaa'an ylösalaisin oleva merkki 100 asteessa asetti veden vakaan kiehumispisteen, ei sen jäätymisen alkua, vaaka alkoi kantaa ensisijaisen luojansa nimeä Celsius.
Tunnelman alla
Kaikki ei kuitenkaan ole niin yksinkertaista kuin miltä ensi silmäyksellä näyttää. Tarkasteltaessa mitä tahansa tilakaaviota P-T- tai P-S-koordinaateissa (entropia S on lämpötilan suora funktio), näemme kuinka läheisesti lämpötila ja paine liittyvät toisiinsa. Myös veden kiehumispiste muuttuu paineen mukana. Ja jokainen kiipeilijä on hyvin tietoinen tästä ominaisuudesta. Jokainen, joka ainakin kerran elämässään on ymmärtänyt korkeuksia yli 2000-3000 metriä merenpinnan yläpuolella, tietää kuinka vaikeaa on hengittää korkeudessa. Tämä johtuu siitä, että mitä korkeammalle menemme, sitä ohuemmaksi ilma tulee. Ilmakehän paine laskee alle yhden ilmakehän (alle N. O.:n, eli "normaalien" alapuolelle). Myös veden kiehumispiste laskee. Riippuen paineesta kullakin korkeudella, se voi kiehua sekä 80 että 60 celsiusasteessa.
Painekeittimet
On kuitenkin muistettava, että vaikka tärkeimmät mikrobit kuolevat yli kuudenkymmenen celsiusasteen lämpötiloissa, monet voivat selviytyä jopa kahdeksankymmenen asteen lämpötilassa. Siksi saavutamme kiehuvan veden, eli nostamme sen lämpötilan 100 ° C:seen. On kuitenkin mielenkiintoisia keittiölaitteita, joiden avulla voit lyhentää aikaa ja lämmittää nestettä korkeisiin lämpötiloihin keittämättä sitä ja menettämättä massaa haihtumisen kautta. Yhdysv altalaiset insinöörit ymmärsivät, että veden kiehumispiste voi muuttua paineen mukaan, ranskalaisen prototyypin perusteella, ja he esittelivät maailmalle painekeittimen 1920-luvulla. Sen toimintaperiaate perustuu siihen, että kansi painetaan tiukasti seiniä vasten ilman mahdollisuutta höyrynpoistoon. Sisälle muodostuu lisääntynyt paine ja vesi kiehuu korkeammissa lämpötiloissa. Tällaiset laitteet ovat kuitenkin melko vaarallisia ja ovat usein johtaneet räjähdyksiin ja vakaviin palovammoihin käyttäjille.
Ihanteellinen
Katsotaan kuinka prosessi tulee ja menee. Kuvittele ihanteellisen sileä ja äärettömän suuri lämmityspinta, jossa lämmön jakautuminen on tasaista (jokaiseen pintamillimetriin syötetään sama määrä lämpöenergiaa) ja pinnan karheuskerroin pyrkii olemaan nolla. Tässä tapauksessa n. y. kiehuminen laminaarisessa rajakerroksessa alkaa samanaikaisesti koko pinta-alalla ja tapahtuu välittömästi haihduttaen välittömästi sen pinnalla olevan nesteen koko yksikkötilavuuden. Nämä ovat ihanteelliset olosuhteet, tosielämässä näin ei tapahdu.
Todellisuus
Otetaan selvää, mikä on veden alkuperäinen kiehumispiste. Paineesta riippuen se muuttaa myös arvojaan, mutta pääasia on tässä. Vaikka otammekin mielestämme tasaisimman pannulla ja viemme sen mikroskoopin alle, niin sen okulaarissa näemme epätasaisia reunoja ja teräviä toistuvia huippuja, jotka työntyvät pääpinnan yläpuolelle. Lämpöä pannun pinnalle, oletamme, syötetään tasaisesti, vaikka todellisuudessa tämäkään ei ole täysin totta. Silloinkin, kun pannu on suurimmalla polttimella, lämpötilagradientti jakautuu liedellä epätasaisesti, ja aina paikallisia ylikuumenemisvyöhykkeitä, jotka ovat vastuussa veden varhaisesta kiehumisesta. Kuinka monta astetta on samanaikaisesti pinnan huipuilla ja sen alamailla? Pintahuiput katkeamattomalla lämmönsyötöllä lämpenevät nopeammin kuin alangot ja ns. painaumat. Lisäksi kaikilta puolilta alhaisen lämpötilan veden ympäröimänä ne antavat paremmin energiaa vesimolekyyleille. Huippujen lämpödiffuusio on puolitoista-kaksi kertaa korkeampi kuin alangoilla.
Lämpötilat
Siksi veden alkuperäinen kiehumispiste on noin kahdeksankymmentä celsiusastetta. Tällä arvolla pintahuiput antavat tarpeeksi lämpöä kiehumaan välittömästi nesteen ja muodostamaan ensimmäiset silmälle näkyvät kuplat, jotka alkavat araasti nousta pintaan. Mikä on veden kiehumispistenormaali paine - monet kysyvät. Vastaus tähän kysymykseen löytyy helposti taulukoista. Ilmanpaineessa vakaa kiehumispiste saavutetaan 99,9839 °C:ssa.
