רתיחה היא תהליך של שינוי המצב המצטבר של חומר. כשמדברים על מים מתכוונים לשינוי מנוזל לאדים. חשוב לציין שהרתחה אינה אידוי, שיכול להתרחש גם בטמפרטורת החדר. כמו כן, אל תבלבלו עם הרתחה, שהיא תהליך של חימום מים לטמפרטורה מסוימת. כעת, לאחר שהבנו את המושגים, נוכל לקבוע באיזו טמפרטורה רותחים מים.
תהליך
תהליך הפיכת מצב הצבירה מנוזל לגזי הוא מורכב. ולמרות שאנשים לא רואים את זה, יש 4 שלבים:
- בשלב הראשון נוצרות בועות קטנות בתחתית המיכל המחומם. ניתן לראות אותם גם בצדדים או על פני המים. הם נוצרים עקב התרחבות של בועות אוויר,שנמצאים תמיד בסדקים של המיכל שבו מחממים את המים.
- בשלב השני, נפח הבועות גדל. כולם מתחילים למהר אל פני השטח, שכן בתוכם יש אדים רוויים, קלים יותר ממים. עם עלייה בטמפרטורת החימום, לחץ הבועות עולה, והן נדחפות אל פני השטח בשל כוח ארכימדס הידוע. ניתן לשמוע את הצליל המבעבע האופייני כשהבועות מתרחבות ומתכווצות ללא הרף.
- בשלב השלישי ניתן לראות מספר רב של בועות על פני השטח. זה יוצר בתחילה עכירות במים. תהליך זה נקרא בפי העם "הרתחה של המפתח הלבן", והוא נמשך פרק זמן קצר.
- בשלב הרביעי המים רותחים בעוצמה, בועות מתפוצצות גדולות מופיעות על פני השטח, תיתכן התזה. לרוב, נתזים פירושם שהנוזל הגיע לטמפרטורה המקסימלית שלו. אדים יתחילו לצאת מהמים.
ידוע שהמים רותחים בטמפרטורה של 100 מעלות, מה שאפשר רק בשלב הרביעי.
טמפרטורת אדים
קיטור הוא אחד ממצבי המים. כאשר הוא נכנס לאוויר, אז, כמו גזים אחרים, הוא מפעיל עליו לחץ מסוים. במהלך האידוי, טמפרטורת הקיטור והמים נשארת קבועה עד שהנוזל כולו משנה את מצב הצבירה שלו. ניתן להסביר תופעה זו בכך שבעת הרתיחה, כל האנרגיה מושקעת בהמרת מים לאדים.
בתחילת הרתיחה, לחקיטור רווי, אשר לאחר אידוי כל הנוזל הופך יבש. אם הטמפרטורה שלו מתחילה לעלות על טמפרטורת המים, אז אדים כאלה מתחממים, ומבחינת המאפיינים שלו הוא יהיה קרוב יותר לגז.
מים מלח רותחים
מעניין לדעת באיזו טמפרטורה רותחים מים עם תכולת מלח גבוהה. ידוע שהוא צריך להיות גבוה יותר בגלל תכולת ה-Na+ ו-Cl- בהרכב, התופסים שטח בין מולקולות מים. ההרכב הכימי הזה של מים עם מלח שונה מהנוזל הטרי הרגיל.
העובדה היא שבמי מלח יש תגובת הידרציה - תהליך הצמדת מולקולות מים ליוני מלח. הקשר בין מולקולות מים מתוקים חלש יותר מאלו שנוצרו במהלך הידרציה, ולכן נוזל רותח עם מלח מומס ייקח זמן רב יותר. ככל שהטמפרטורה עולה, המולקולות במים המכילים מלח נעות מהר יותר, אך יש פחות מהן, וזו הסיבה שהתנגשויות ביניהן מתרחשות בתדירות נמוכה יותר. כתוצאה מכך, מופק פחות קיטור ולכן הלחץ שלו נמוך מראש הקיטור של מים מתוקים. לכן נדרשת יותר אנרגיה (טמפרטורה) לאידוי מלא. בממוצע, כדי להרתיח ליטר אחד של מים המכילים 60 גרם מלח, יש צורך להעלות את נקודת הרתיחה של המים ב-10% (כלומר, ב-10 C).
תלות של רתיחה בלחץ
ידוע שבהרים, ללא קשר להרכב הכימי של המים, נקודת הרתיחה תהיה נמוכה יותר. זאת בשל העובדה כי הלחץ האטמוספרי בגובהלְהַלָן. לחץ רגיל נחשב ל-101.325 kPa. בעזרתו, נקודת הרתיחה של המים היא 100 מעלות צלזיוס. אבל אם אתה מטפס על הר, שבו הלחץ הוא בממוצע 40 kPa, אז המים ירתחו שם ב 75.88 C. אבל זה לא אומר שהבישול בהרים ייקח כמעט חצי מהזמן. לטיפול בחום של מוצרים יש צורך בטמפרטורה מסוימת.
מאמינים שבגובה של 500 מטר מעל פני הים המים ירתחו ב-98.3 C, ובגובה של 3000 מטר נקודת הרתיחה תהיה 90 C.
שימו לב שהחוק הזה פועל גם בכיוון ההפוך. אם שמים נוזל בבקבוק סגור שדרכו אדים לא יכולים לעבור, אז ככל שהטמפרטורה עולה ונוצרים אדים, הלחץ בבקבוק זה יגדל, ורתיחה בלחץ גבוה תתרחש בטמפרטורה גבוהה יותר. לדוגמה, בלחץ של 490.3 kPa, נקודת הרתיחה של המים תהיה 151 C.
מים מזוקקים רותחים
מים מזוקקים הם מים מטוהרים ללא כל זיהומים. הוא משמש לעתים קרובות למטרות רפואיות או טכניות. בהתחשב בכך שאין זיהומים במים כאלה, הם אינם משמשים לבישול. מעניין לציין כי מים מזוקקים רותחים מהר יותר ממים מתוקים רגילים, אך נקודת הרתיחה נשארת זהה - 100 מעלות. עם זאת, ההבדל בזמן הרתיחה יהיה מינימלי - רק שבריר שנייה.
בקומקום
לעיתים קרובות אנשים תוהיםבאיזו טמפרטורה המים רותחים בקומקום, מכיוון שמכשירים אלה הם בהם הם משתמשים כדי להרתיח את הנוזל. אם לוקחים בחשבון את העובדה שהלחץ האטמוספרי בדירה שווה לסטנדרטי, והמים בהם משתמשים אינם מכילים מלחים ושאר זיהומים שלא אמורים להיות שם, אז גם נקודת הרתיחה תהיה סטנדרטית - 100 מעלות. אבל אם המים מכילים מלח, אז נקודת הרתיחה, כפי שאנו כבר יודעים, תהיה גבוהה יותר.
מסקנה
עכשיו אתה יודע באיזו טמפרטורה מים רותחים, וכיצד לחץ אטמוספרי והרכב הנוזל משפיעים על תהליך זה. אין בזה שום דבר מסובך, וילדים מקבלים מידע כזה בבית הספר. העיקר לזכור שככל שהלחץ יורד, גם נקודת הרתיחה של הנוזל יורדת, וככל שהוא עולה, היא גם עולה.
באינטרנט ניתן למצוא טבלאות רבות ושונות המעידות על תלות נקודת הרתיחה של נוזל בלחץ האטמוספרי. הם זמינים לכולם ומשמשים באופן פעיל תלמידי בית ספר, תלמידים ואפילו מורים במכונים.
