Как на высоте кипит вода
При какой температуре кипит вода высоко в горах
Каждый, кто изучал физику в школе, на вопрос, при какой температуре кипит вода, не задумываясь, ответит: «100 °С», даже если его оценки были ниже среднего. Но почему тогда альпинисты жалуются, что на высоте у них возникает проблема с приготовлением пищи и завариванием чая? Расскажем об этом подробнее.
Кипение — физический процесс превращения жидкости в пар. Температура кипения жидкости напрямую зависит от ее состава и атмосферного давления. Поэтому чем выше мы поднимаемся в горы, тем меньше становится давление, и воде, чтобы закипеть, нужна температура поменьше.
При 0 высоте над уровнем моря температура кипения воды действительно 100 °С. Но с каждым подъемом на 500 метров температура кипения воды снижается на 2–3 °С. На высоте 1000 м вода закипит при температуре 96,7 °С. На 2000 м ей для закипания нужны лишь 93,3 °С.
На Эльбрусе — самой высокой вершине Европы (5642 м), где в конце лета температура достигает –7°С, — вода закипит при 80,8 °С.
На вершине кавказского Казбека (5033 м) для кипячения воды нужно уже 83 °С.
Фото: Da-Voda.com: UGC
В Гималаях, где высота гор достигает почти 9 тыс. метров над уровнем моря, воде потребуется еще меньшая температура, чтобы закипеть. На самой высокой горе Гималаев — Аннапурне — вода закипит примерно при 70,7 °С.
В горах Казахстана различна температура закипания воды:
При повышении давления увеличивается и температура кипения воды. Поэтому в специальной посуде, которая обеспечивает высокое давление при готовке, например в скороварке, пища готовится намного быстрее.
Не случайно жители горных местностей являются одними из главных покупателей бытовых скороварок. А для любителей горных походов выпускают специальную посуду, которая обеспечивает высокую температуру закипания воды.
Фото: solarsoul.net: UGC
Как известно, при закипании вода проходит несколько стадий:
Следует отметить, что температура кипения соленой воды выше, чем у пресной, так как ионы соли между молекулами воды придают им большую прочность. Как результат, чтобы разорвалась связь и образовался пар, нужна температура повыше. Например, 40 г соли увеличат температуру кипения литра воды почти на 1 °С.
Отвечая на вопрос, при какой температуре кипит вода, не забывайте о том, что многое зависит от атмосферного давления и состава воды.
Уникальная подборка новостей от нашего шеф-редактора
Температура кипения воды в зависимости от давления: 4 фактора, таблица для расчёта
Многие люди думают, что температура кипения воды составляет 100°C. Однако этот показатель может меняться в зависимости от атмосферного давления.
Например, на горе Эверест на подъеме 8842 метра над уровнем моря вода закипит при +70°C. А в глубокой шахте при достижении температуры + 103°C
В данной статье мы выясним, как будет меняться температура кипения воды в зависимости от давления: в горах, шахте, вакууме. Рассмотрим особенности процесса кипячения с точки зрения физики и химии.
Как будет меняться температура кипения воды: 4 фактора
Температура, при которой кипит жидкость, называется температурой кипения.
Стоит отметить, что она всегда остается неизменной. Поэтому, если увеличить огонь под кипящей кастрюлей с водой, выкипать будет быстрее, но температура при этом не увеличится, так как средняя кинетическая энергия молекул остаётся неизменной.
Рассмотрим 4 фактора, которые влияют на изменение t°:
Рассмотрим более подробно каждый из факторов.
Влияние атмосферного давления
Согласно исследованиям и уравнению Клапейрона — Клаузиуса, градус кипения напрямую зависит от атмосферного давления. С его ростом температура кипения увеличивается, а с уменьшением, наоборот, становится все ниже и ниже.
Атмосферное давление — это давление атмосферы, действующее на все находящиеся на ней предметы и земную поверхность. Оно может меняться в зависимости от места и времени и измеряется барометром.
При нормальном атмосферном давлении 760 мм ртутного столба вода кипит при + 100 °C
В горной местности давление уменьшается, а под землей (в шахте) увеличивается.
Для наглядности предоставлена таблица № 1 из большого химического справочника, источник: Волков А. И, Жарский И. В.
Таблица № 1. «Температура кипения воды от давления».
| Р, кПа | t, °C | Р, кПа | t, °C | Р, кПа | t, °C |
| 5,0 | 32,88 | 91,5 | 97,17 | 101,325 | 100,00 |
| 10,0 | 45,82 | 92,0 | 97,32 | 101,5 | 100,05 |
| 15,0 | 53,98 | 92,5 | 97,47 | 102,0 | 100,19 |
| 20,0 | 60,07 | 93,0 | 97,62 | 102,5 | 100,32 |
| 25,0 | 64,98 | 93,5 | 97,76 | 103,0 | 100,46 |
| 30,0 | 69,11 | 94,0 | 97,91 | 103,5 | 100,60 |
| 35,0 | 72,70 | 94,5 | 98,06 | 104,0 | 100,73 |
| 40,0 | 75,88 | 95,0 | 98,21 | 104,5 | 100,87 |
| 45,0 | 78,74 | 95,5 | 98,35 | 105,0 | 101,00 |
| 50,0 | 81,34 | 96,0 | 98,50 | 105,5 | 101,14 |
| 55,0 | 83,73 | 96,5 | 98,64 | 106,0 | 101,27 |
| 60,0 | 85,95 | 97,0 | 98,78 | 106,5 | 101,40 |
| 65,0 | 88,02 | 97,5 | 98,93 | 107,0 | 101,54 |
| 70,0 | 89,96 | 98,0 | 99,07 | 107,5 | 101,67 |
| 75,0 | 91,78 | 98,5 | 99,21 | 108,0 | 101,80 |
| 80,0 | 93,51 | 99,0 | 99,35 | 108,5 | 101,93 |
| 85,0 | 95, 15 | 99,5 | 99,49 | 109,0 | 102,06 |
| 90,0 | 96,71 | 100,0 | 99,63 | 109,5 | 102,19 |
| 90,5 | 96,87 | 100,5 | 99,77 | 110,0 | 102,32 |
| 91,0 | 97, 02 | 101,0 | 99,91 | 115,0 | 103,59 |
Единицы измерения давления в таблице: кПа.
1 кПа = 1000 Па = 0,00986923 атм = 7, 50062 мм. рт. ст
Нормальное атмосферное давление составляет 765 мм. РТ. Ст. = 101,325 Р, кПа
Температура кипения в горах
При подъеме над поверхностью Земли (в горах), температура кипения воды падает, так как снижается атмосферное давление (на каждые 10, 5 м на 1 мм РТ. С). Пузырькам легче всплывать – процесс происходит быстрее.
Поэтому высоко в горах альпинисты не могут приготовить нормальную пищу, а используют законсервированные продукты.
Для варки мяса, как и других продуктов, нужны привычные 100 градусов. В обратном случае все компоненты бульона просто останутся сырыми.
Таблица № 2. «Как будет меняться t° кипения с высотой».
| Высота над уровнем моря | t° кипения |
| 0 | 100,0 |
| 500 | 98,3 |
| 1000 | 96,7 |
| 1500 | 95,0 |
| 2000 | 93, 3 |
| 2500 | 91,7 |
| 3000 | 90,0 |
| 3500 | 88,3 |
| 4000 | 86,7 |
| 4500 | 85,0 |
| 5000 | 83,3 |
| 6000 | 80,0 |
Температура кипения воды в шахте
Если спуститься в шахту, то давление будет увеличиваться.
Применение герметической крышки
Герметичные крышки не позволяет образовавшемуся пару ускользнуть. В среднем температура закипания воды увеличивается от 5-20 градусов.
В хозяйстве для приготовления блюд часто используют кастрюли, сковородки с герметичной крышкой. Таким образом, уменьшается время приготовления пищи за счет высокой температуры, а блюда получаются более вкусными. В горных районах с низким давлением это необходимая вещь для приготовления пищи. Так же используют мультиварки и сотейники.
Кипячение воды в вакууме
Вакуум — это среда с газом, с пониженным давлением.
Температура кипения воды в вакууме зависит от того, какое давление в нём.
Разные виды вакуумов поддерживают разное давление. Например, в низком вакууме давление составляет от 760 до 25 мм. РТ. Ст. В абсолютном вакууме давление полностью отсутствует. Для точного расчета нужно знать модель вакуума и давление, которое он поддерживает.
Кипение солёной воды
Солёная вода закипает при более высокой температуре за счет своих свойств.
Соль увеличивает плотность воды, соответственно на процесс требуется больше времени.
t° повышается примерно на 1 градус при добавлении 40 грамм соли на литр воды.
Температура кипения воды в чайнике
Чистая пресная вода закипает в чайнике при t° 100 градусов °C при условиях нормального атм. давления 760 мм ртутного столба.
Удельная теплоемкость
Удельной теплоемкостью вещества называется количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 кг этого вещества, чтобы его температура изменилась на 1 градус Цельсия.
Это количество теплоты необходимое для нагревания массы вещества на один градус.
формула удельной теплоемкости
С — удельная теплоемкость;
— масса нагреваемого охлаждающегося вещества;
— ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.
Процесс кипячения воды: 3 основных стадии
Кипение – это интенсивное парообразование, которое происходит при нагревании жидкости по всему объёму при определённой температуре.
Весь процесс кипения воды сопровождается выделением пара. Это одно из состояний воды. При парообразовании температура пара и воды остаются постоянными до тех пор, пока жидкость не изменит свое агрегатное состояние. Это явление объясняется тем, что при кипении вся энергия расходуется в преобразование воды в пар.
В воде растворены молекулы воздуха (газов). При нагревании газ превращается в воздушные пузырьки. При достижении достаточной температуры они лопаются, создаётся характерный шум.
Процесс можно разделить на 3 стадии:
Что такое кипячёная вода?
Это вода, ранее доведенная до температуры кипения. Сырая вода в своем составе может содержать различные бактерии, микроорганизмы. В водопроводе больших городов много хлора и различных других химических веществ. Процесс кипячения обезвреживает многие микробы. Однако не все бактерии и тяжёлые металлы убиваются в кипящей воде, поэтому питьевая вода происходит предварительную проверку пригодности.
Выводы и рекомендации
Кипячение необходимый процесс для человечества. С помощью него приготавливают пищу, стирают загрязненную одежду, проводят дезинфекцию.
Градус кипения напрямую зависит от давления, свойств воды и емкости.
При какой температуре закипает вода в горах
Как точка кипения воды зависит от атмосферного давления
Кипящая вода характеризуется ярко выраженными внешними признаками: бурлением жидкости, образованием маленьких пузырьков внутри посуды и поднимающимся паром. При нагревании молекулы воды получают дополнительную энергию от источника тепла. Они становятся более мобильными и начинают вибрировать.
В конечном счете жидкость достигает такой температуры, при которой на стенках посуды образуются пузырьки пара. Эта температура имеет название точка кипения. Как только вода начинает кипеть, температура не меняется, пока вся жидкость не превратится в газ.
Молекулы воды, выходящие в виде пара, оказывают давление на атмосферу. Это называется давлением пара. С увеличением температуры воды оно увеличивается, а молекулы, двигаясь быстрее, преодолевают связывающие их межмолекулярные силы. Давлению пара противостоит другая сила, созданная воздушной массой: атмосферное давление. Когда давление пара достигает или превышает окружающее давление, преодолевая его, вода начинает кипеть.
Точка кипения воды также зависит от ее чистоты. Вода, которая содержит примеси (соль, сахар) закипит при более высокой температуре, чем чистая.
Особенности кипения воды в горах
Воздушная атмосфера оказывает давление на все объекты на земле. На уровне моря оно одинаково везде и равно 1 атм., или 760 мм рт. ст. Это нормальное атмосферное давление, и вода закипает при температуре 100оС. Давление пара при такой температуре воды также равно 760 мм рт. ст.
Чем выше над уровнем моря, тем воздух становится более разреженным. В горах его плотность и давление уменьшаются. Из-за уменьшения внешнего давления на воду требуется меньше энергии, чтобы разорвать межмолекулярные связи. Это подразумевает меньше тепла, и вода закипит при более низкой температуре.
С каждым километром высоты вода кипит при температуре, которая меньше исходной на 3,3оС (или примерно минус 1 градус на каждые 300 метров). На высоте 3 км над уровнем моря атмосферное давление составляет около 526 мм рт. ст. Вода закипит, когда давление пара будет равно атмосферному, а именно 526 мм рт. ст. Это условие достигается при температуре 90оС. На высоте 6 км давление меньше нормального примерно в два раза, а температура кипения — около 80оС.
На вершине Эвереста, высота которого 8848 м, вода закипает при температуре около 72оС.
В горах на высоте 600 м, где вода закипает при 98оС, понимание процесса кипения особенно актуально при приготовлении пищи. Некоторые продукты можно довести до готовности, увеличив время варки. Однако для продуктов, требующих хорошей термальной обработки и длительного времени приготовления, лучше всего использовать скороварку.
IT News
Last update Вс, 29 Янв 2017 11pm
Почему в горах вода закипает быстрее?
Вода, нагретая на уровне моря до 100°С (212°F), начинает кипеть. Это означает, что внутри объема жидкости происходит образование пузырьков водяного пара и подъем их к поверхности. Вода закипает, потому что при данной температуре давление насыщения водяного пара слегка превышает атмосферное давление.
На больших высотах над уровнем моря атмосферное давление существенно уменьшается и вода кипит при более низких температурах. И наоборот, если давление над жидкостью увеличивается, например, когда вода находится ниже уровня моря или в скороварке, кипение происходит при более высокой температуре. Иллюстрация под текстом показывает температуры кипения на различных высотах над уровнем моря.
Фактор тепла и высоты
Ближний график справа показывает взаимосвязь между давлением насыщенного пара и температурой. При высоких температурах давление насыщенного пара быстро растет. Вода закипает, когда давление насыщенного пара начинает слегка превышать атмосферное давление. Именно поэтому при падении атмосферного давления уменьшается и температура кипения. На дальнем графике справа приведена зависимость температуры кипения воды от высоты над уровнем моря. Чем больше высота, тем ниже температура, при которой вода начинает кипеть.
Кинетическая энергия
В процессе перехода воды в газообразное состояние важную роль играет кинетическая энергия (энергия движения) молекул. Когда энергетический уровень высок, многие молекулы испаряются, разрывая связи, удерживающие их в жидком состоянии. При низком давлении (верхний рисунок под текстом) молекулы приобретают достаточно энергии для формирования газовых пузырьков кипения без добавления большого количества тепла. Ближе к уровню моря необходимо больше тепла (красная стрелка на нижнем рисунке под текстом), чтобы парообразование имело место.
Уменьшение времени приготовления пищи
В скороварках, как, например, той, что показана на рисунке справа, создается постоянное повышенное давление. На уровне моря эти герметичные кастрюли увеличивают температуру кипения воды до 121 °С (250°F). Более высокая температура кипения означает, что продукты будут готовиться быстрее, экономя время.
На продольных разрезах вверху показаны механизмы скороварки, предупреждающие чрезмерное повышение давления. Все они — предохранительный клапан (левый рисунок), регулятор давления (средний рисунок) и уплотнение ободка (правый рисунок) — помогают контролировать давление путем выпуска пара в атмосферу.
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| -1000 | -305 | 213.9 | 101.1 |
| -750 | -229 | 213.5 | 100.8 |
| -500 | -152 | 213.0 | 100.5 |
| -250 | -76 | 212.5 | 100.3 |
| 0 | 0 | 212.0 | 100.0 |
| 250 | 76 | 211.5 | 99.7 |
| 500 | 152 | 211.0 | 99.5 |
| 750 | 229 | 210.5 | 99.2 |
| 1000 | 305 | 210.1 | 98.9 |
| 1250 | 381 | 209.6 | 98.6 |
| 1500 | 457 | 209.1 | 98.4 |
| 1750 | 533 | 208.6 | 98.1 |
| 2000 | 610 | 208.1 | 97.8 |
| 2250 | 686 | 207.6 | 97.6 |
| 2500 | 762 | 207.2 | 97.3 |
| 2750 | 838 | 206.7 | 97.1 |
| 3000 | 914 | 206.2 | 96.8 |
| 3250 | 991 | 205.7 | 96.5 |
| 3500 | 1067 | 205.3 | 96.3 |
| 3750 | 1143 | 204.8 | 96.0 |
| 4000 | 1219 | 204.3 | 95.7 |
| 4250 | 1295 | 203.8 | 95.5 |
| 4500 | 1372 | 203.4 | 95.2 |
| 4750 | 1448 | 202.9 | 94.9 |
| 5000 | 1524 | 202.4 | 94.7 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| 5250 | 1600 | 202.0 | 94.4 |
| 5500 | 1676 | 201.5 | 94.2 |
| 5750 | 1753 | 201.0 | 93.9 |
| 6000 | 1829 | 200.6 | 93.6 |
| 6250 | 1905 | 200.1 | 93.4 |
| 6500 | 1981 | 199.6 | 93.1 |
| 6750 | 2057 | 199.2 | 92.9 |
| 7000 | 2134 | 198.7 | 92.6 |
| 7250 | 2210 | 198.2 | 92.4 |
| 7500 | 2286 | 197.8 | 92.1 |
| 7750 | 2362 | 197.3 | 91.8 |
| 8000 | 2438 | 196.9 | 91.6 |
| 8250 | 2515 | 196.4 | 91.3 |
| 8500 | 2591 | 196.0 | 91.1 |
| 8750 | 2667 | 195.5 | 90.8 |
| 9000 | 2743 | 195.0 | 90.6 |
| 9250 | 2819 | 194.6 | 90.3 |
| 9500 | 2896 | 194.1 | 90.1 |
| 9750 | 2972 | 193.7 | 89.8 |
| 10000 | 3048 | 193.2 | 89.6 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| 10250 | 3124 | 192.8 | 89.3 |
| 10500 | 3200 | 192.3 | 89.1 |
| 10750 | 3277 | 191.9 | 88.8 |
| 11000 | 3353 | 191.4 | 88.6 |
| 11250 | 3429 | 191.0 | 88.3 |
| 11500 | 3505 | 190.5 | 88.1 |
| 11750 | 3581 | 190.1 | 87.8 |
| 12000 | 3658 | 189.7 | 87.6 |
| 12250 | 3734 | 189.2 | 87.3 |
| 12500 | 3810 | 188.8 | 87.1 |
| 12750 | 3886 | 188.3 | 86.8 |
| 13000 | 3962 | 187.9 | 86.6 |
| 13250 | 4037 | 187.4 | 86.4 |
| 13500 | 4115 | 187.0 | 86.1 |
| 13750 | 4191 | 186.6 | 85.9 |
| 14000 | 4267 | 186.1 | 85.6 |
| 14250 | 4343 | 185.7 | 85.4 |
| 14500 | 4420 | 185.3 | 85.1 |
| 14750 | 4496 | 184.8 | 84.9 |
| 15000 | 4572 | 184.4 | 84.7 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| 15250 | 4648 | 184.0 | 84.4 |
| 15500 | 4724 | 183.5 | 84.2 |
| 15750 | 4801 | 183.1 | 83.9 |
| 16000 | 4877 | 182.7 | 83.7 |
| 16250 | 4953 | 182.2 | 83.5 |
| 16500 | 5029 | 181.8 | 83.2 |
| 16750 | 5105 | 181.4 | 83.0 |
| 17000 | 5182 | 180.9 | 82.7 |
| 17250 | 5258 | 180.5 | 82.5 |
| 17500 | 5334 | 180.1 | 82.3 |
| 17750 | 5410 | 179.7 | 82.0 |
| 18000 | 5486 | 179.2 | 81.8 |
| 18250 | 5563 | 178.8 | 81.6 |
| 18500 | 5639 | 178.4 | 81.3 |
| 18750 | 5715 | 178.0 | 81.1 |
| 19000 | 5791 | 177.6 | 80.9 |
| 19250 | 5867 | 177.1 | 80.6 |
| 19500 | 5944 | 176.7 | 80.4 |
| 19750 | 6020 | 176.3 | 80.2 |
| 20000 | 6096 | 175.9 | 79.9 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| 20250 | 6172 | 175.5 | 79.7 |
| 20500 | 6248 | 175.1 | 79.5 |
| 20750 | 6325 | 174.7 | 79.3 |
| 21000 | 6401 | 174.2 | 79.0 |
| 21250 | 6477 | 173.8 | 78.8 |
| 21500 | 6553 | 173.4 | 78.6 |
| 21750 | 6629 | 173.0 | 78.3 |
| 22000 | 6706 | 172.6 | 78.1 |
| 22250 | 6782 | 172.2 | 77.9 |
| 22500 | 6858 | 171.8 | 77.7 |
| 22750 | 6934 | 171.4 | 77.4 |
| 23000 | 7010 | 171.0 | 77.2 |
| 23250 | 7087 | 170.6 | 77.0 |
| 23500 | 7163 | 170.2 | 76.8 |
| 23750 | 7239 | 169.8 | 76.5 |
| 24000 | 7315 | 169.4 | 76.3 |
| 24250 | 7391 | 169.0 | 76.1 |
| 24500 | 7468 | 168.6 | 75.9 |
| 24750 | 7544 | 168.2 | 75.6 |
| 25000 | 7620 | 167.8 | 75.4 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| 25250 | 7696 | 167.4 | 75.2 |
| 25500 | 7772 | 167.0 | 75.0 |
| 25750 | 7849 | 166.6 | 74.8 |
| 26000 | 7925 | 166.2 | 74.5 |
| 26250 | 8001 | 165.8 | 74.3 |
| 26500 | 8077 | 165.4 | 74.1 |
| 26750 | 8153 | 165.0 | 73.9 |
| 27000 | 8230 | 164.6 | 73.7 |
| 27250 | 8306 | 164.2 | 73.5 |
| 27500 | 8382 | 163.8 | 73.2 |
| 27750 | 8458 | 163.4 | 73.0 |
| 28000 | 8534 | 163.1 | 72.8 |
| 28250 | 8611 | 162.7 | 72.6 |
| 28500 | 8687 | 162.3 | 72.4 |
| 28750 | 8763 | 161.9 | 72.2 |
| 29000 | 8839 | 161.5 | 72.0 |
| 29250 | 8916 | 161.1 | 71.7 |
| 29500 | 8992 | 160.7 | 71.5 |
| 29750 | 9068 | 160.4 | 71.3 |
| 30000 | 9144 | 160.0 | 71.1 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
Например: Температура кипения воды на Эвересте (Джомолунгме): Выстота 8848 м, т.е. температура кипения примерно 72 o C (161.5 o F)
Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team