Какви са мехурчетата във вряща вода?

Bubbles форма, когато вие кипяща вода. Чудили ли сте се някога какво има вътре в тях? Образуват ли се мехурчета в други кипящи течности? Ето поглед върху химичния състав на мехурчетата, дали мехурчетата вряща вода се различават от тези, образувани в други течности, и как да кипне вода, без изобщо да образува мехурчета.

Бързи факти: мехурчета с кипяща вода

Когато за пръв път започнете да кипвате вода, мехурчетата, които виждате, са основно въздушни мехурчета. Технически това са мехурчета, образувани от разтворените газове, които излизат от разтвора, така че ако водата е в различна атмосфера, мехурчетата ще се състоят от тези газове. При нормални условия първите мехурчета са предимно азот с кислород и малко аргон и

Докато продължавате да загрявате водата, молекулите печелят достатъчно енергия, за да преминат от течната фаза към газообразната фаза. Тези мехурчета са водна пара. Когато видите вода при „подвижен кипене“, мехурчетата са изцяло водна пара. Мехурчетата от водна пара започват да се образуват на местата на нуклеиране, които често са мънички въздушни мехурчета, така че когато водата започне да кипи, мехурчетата се състоят от смес от въздух и водна пара.

Както въздушните мехурчета, така и мехурчетата с водна пара се разширяват, докато се издигат, защото върху тях се натиска по-малко налягане. Можете да видите този ефект по-ясно, ако издухате мехурчета под вода в басейн. Мехурчетата са много по-големи по времето, когато достигнат повърхността. Мехурчетата от водни пари започват да се увеличават, тъй като температурата се повишава, тъй като повече течност се превръща в газ. Почти изглежда, че мехурчетата идват от източника на топлина.

Докато въздушните мехурчета се издигат и разширяват, понякога мехурчетата от пара се свиват и изчезват, когато водата се променя от състояние на газ обратно в течна форма. Двете места, където можете да видите мехурчета се свиват, са на дъното на тиган, точно преди водата да заври и на горната повърхност. На горната повърхност балон може или да се счупи и да отдели парите във въздуха, или, ако температурата е достатъчно ниска, балонът може да се свие. Температурата на повърхността на врящата вода може да бъде по-хладна от долната течност поради енергията, която се абсорбира от водни молекули, когато те променят фазите.

Ако оставите преварената вода да се охлади и веднага преиграйте го, няма да видите разтворени въздушни мехурчета, защото водата не е имала време да разтвори газ. Това може да представлява риск за безопасността, тъй като въздушните мехурчета разрушават повърхността на водата достатъчно, за да не я избухнат експлозивно (прегряване). Можете да наблюдавате това с микровълнова вода. Ако кипнете водата достатъчно дълго, за да се изпуснат газовете, оставете водата да се охлади и след това веднага я преварете, повърхностното напрежение на водата може да попречи на течността да кипне, въпреки че нейната температура е висока достатъчно. Тогава блъскането на контейнера може да доведе до внезапно, насилствено кипене!

Едно често срещано погрешно схващане на хората е вярването, че мехурчетата са направени от водород и кислород. Когато водата заври, тя променя фазата, но химическите връзки между водородните и кислородните атоми не се разрушават. Единственият кислород в някои мехурчета идва от разтворен въздух. Няма водороден газ.

Ако сварите други течности освен вода, се получава същия ефект. Първоначалните мехурчета ще се състоят от разтворени газове. Тъй като температурата се приближава до точката на кипене на течността, мехурчетата ще бъдат фазата на изпаряване на веществото.

Докато можете да кипнете вода без въздушни мехурчета, просто като я преборите, не можете да достигнете точката на кипене, без да получавате мехурчета от пара. Това важи за други течности, включително разтопени метали. Учените откриха метод за предотвратяване образуването на мехурчета. Методът се основава на Ефект на Leidenfrost, което може да се види чрез поръсване на капчици вода върху гореща тава. Ако повърхността на водата е покрита със силно хидрофобен (водоотблъскващ) материал, се образува парна възглавница, която предотвратява кипене или експлозивно кипене. Техниката няма много приложение в кухнята, но може да се приложи към други материали, като потенциално намалява влаченето на повърхността или контролира процесите на нагряване и охлаждане на металите.