למה אדם התחיל להרתיח מים לפני ששתה אותם? נכון, כדי להגן על עצמך מפני הרבה חיידקים ווירוסים פתוגניים. מסורת זו הגיעה לשטחה של רוסיה של ימי הביניים עוד לפני פיטר הגדול, אם כי מאמינים כי הוא זה שהביא את הסמובר הראשון לארץ והנהיג את הטקס של שתיית תה ערב לא ממהרת. למעשה, אנשינו השתמשו בסוג של סמובר ברוסיה העתיקה להכנת משקאות מעשבי תיבול, פירות יער ושורשים. הרתחה נדרשה כאן בעיקר לצורך מיצוי תמציות צמחים שימושיות, ולא לצורך חיטוי. ואכן, באותה תקופה אפילו לא היה ידוע על המיקרוקוסמוס שבו חיים החיידקים והנגיפים הללו. עם זאת, הודות לרתיחה, ארצנו עקפו מגיפות עולמיות של מחלות איומות כמו כולרה או דיפתריה.
סולם צלזיוס
המטאורולוג, הגיאולוג והאסטרונום הגדול משבדיה, אנדרס צלסיוס, השתמש במקור בערך של 100 מעלות כדי לציין את נקודת הקיפאון של המים בתנאים רגילים, ונקודת הרתיחה של המים נלקחה כאפס מעלות. ואחרי זהמותו ב-1744, אדם מפורסם לא פחות, הבוטנאי קרל לינאוס ויורשו של Celsius Morten Strömer, הפכו את הסקאלה הזו על פיה כדי להקל על השימוש. אולם, לפי מקורות אחרים, צלסיוס עצמו עשה זאת זמן קצר לפני מותו. אבל בכל מקרה, יציבות הקריאות והסיום המובן השפיעו על השימוש הנרחב בשימוש בו בקרב המקצועות המדעיים היוקרתיים ביותר באותה תקופה - כימאים. ולמרות העובדה שהסימון ההפוך של הסולם ב-100 מעלות קבע את נקודת הרתיחה היציבה של המים, ולא את תחילת הקפאתו, הסולם החל לשאת את שמו של יוצרו העיקרי, צלזיוס.
מתחת לאווירה
עם זאת, לא הכל פשוט כמו שזה נראה במבט ראשון. בהסתכלות על כל דיאגרמת מצב בקואורדינטות P-T או P-S (אנטרופיה S היא פונקציה ישירה של הטמפרטורה), אנו רואים עד כמה טמפרטורה ולחץ קשורים זה לזה. גם נקודת הרתיחה של המים משתנה עם הלחץ. וכל מטפס מודע היטב לנכס הזה. כל מי שלפחות פעם אחת בחייו הבין גבהים של מעל 2000-3000 מטר מעל פני הים יודע כמה קשה לנשום בגובה. הסיבה לכך היא שככל שאנו עולים גבוה יותר, כך האוויר נהיה דליל יותר. הלחץ האטמוספרי יורד מתחת לאטמוספירה אחת (מתחת ל-N. O., כלומר מתחת ל"תנאים רגילים"). גם נקודת הרתיחה של המים יורדת. בהתאם ללחץ בכל גובה, הוא יכול לרתוח גם בשמונים וגם בשישים מעלות צלזיוס.
סירי לחץ
עם זאת, יש לזכור שלמרות שהחיידקים העיקריים מתים בטמפרטורות מעל שישים מעלות צלזיוס, רבים יכולים לשרוד בשמונים מעלות או יותר. זו הסיבה שאנו משיגים מים רותחים, כלומר, אנו מביאים את הטמפרטורה שלהם ל-100 מעלות צלזיוס. עם זאת, ישנם מכשירי מטבח מעניינים המאפשרים לצמצם זמן ולחמם את הנוזל לטמפרטורות גבוהות, מבלי להרתיח אותו ולאבד מסה באמצעות אידוי. כשהבינו שנקודת הרתיחה של המים יכולה להשתנות בהתאם ללחץ, מהנדסים מארצות הברית, המבוססים על אב טיפוס צרפתי, הציגו לעולם סיר לחץ בשנות ה-20. עיקרון פעולתו מבוסס על העובדה שהמכסה נלחץ בחוזקה על הקירות, ללא אפשרות של הסרת אדים. לחץ מוגבר נוצר בפנים, ומים רותחים בטמפרטורות גבוהות יותר. עם זאת, מכשירים כאלה הם די מסוכנים ולעתים קרובות הובילו לפיצוצים ולכוויות חמורות למשתמשים.
אידיאלי
בואו נראה איך התהליך בא והולך. תארו לעצמכם משטח חימום חלק וגדול לאין שיעור, שבו חלוקת החום אחידה (אותה כמות אנרגיה תרמית מסופקת לכל מילימטר מרובע של פני השטח), ומקדם החספוס של פני השטח שואף לאפס. במקרה זה, ב-n. y. רתיחה בשכבת גבול למינרית תתחיל בו-זמנית על פני כל שטח הפנים ותתרחש באופן מיידי, תוך אידוי מיידי של כל יחידת נפח הנוזל הממוקמת על פניו. אלו תנאים אידיאליים, בחיים האמיתיים זה לא קורה.
Reality
בואו נגלה מהי נקודת הרתיחה הראשונית של מים. בהתאם ללחץ, הוא גם משנה את ערכיו, אבל העיקר כאן טמון בכך. גם אם ניקח את החלק הכי חלק, לדעתנו, מחליק ונביא אותו מתחת למיקרוסקופ, אז בעינית שלו נראה קצוות לא אחידים ופסגות חדות תכופות בולטות מעל פני השטח הראשי. החום לפני השטח של המחבת, נניח, מסופק באופן שווה, אם כי במציאות גם זו לא אמירה נכונה לחלוטין. גם כאשר המחבת על המבער הגדול ביותר, שיפוע הטמפרטורה מתפזר בצורה לא אחידה על הכיריים, ותמיד ישנם אזורי התחממות יתר מקומיים האחראים להרתחה מוקדמת של מים. כמה מעלות יש בו זמנית בפסגות פני השטח ובשפלה שלו? פסגות פני השטח עם אספקת חום בלתי פוסקת מתחממות מהר יותר משפלה ומהשפלה כביכול. יתר על כן, מוקפים מכל הצדדים במים עם טמפרטורה נמוכה, מוטב שהם נותנים אנרגיה למולקולות מים. הדיפוזיה התרמית של הפסגות גבוהה פי אחד וחצי עד שניים מזו של השפלה.
טמפרטורות
לכן נקודת הרתיחה הראשונית של מים היא כשמונים מעלות צלזיוס. בערך זה, פסגות פני השטח מספקות מספיק חום כדי להרתיח את הנוזל באופן מיידי וליצור את הבועות הראשונות הנראות לעין, שמתחילות לעלות אל פני השטח בביישנות. מהי נקודת הרתיחה של מיםלחץ רגיל - רבים שואלים. את התשובה לשאלה זו ניתן למצוא בקלות בטבלאות. בלחץ אטמוספרי נוצרת רתיחה יציבה ב-99.9839 מעלות צלזיוס.
