§21. Кипение
Кипением называют процесс превращения жидкости в пар, который происходит не только на её поверхности, но и во всём объёме. Это отличие от испарения, которое идёт исключительно с поверхности жидкости.
Когда вода нагревается, на дне сосуда начинают появляться пузырьки, содержащие пар и растворённый в воде воздух. По мере повышения температуры давление пара внутри пузырьков возрастает. Как только оно становится выше суммы внешнего давления — атмосферного и давления слоя жидкости сверху — пузырьки начинают свободно подниматься вверх и лопаться на поверхности. С этого момента можно считать, что жидкость кипит.
Температура кипения — это температура, при которой давление насыщенного пара сравнивается с внешним давлением. Во время кипения температура жидкости остаётся постоянной, поскольку вся подводимая энергия идёт на переход жидкости в газообразное состояние — то есть на увеличение потенциальной энергии её молекул.
Каждое вещество имеет свою температуру кипения:
- вода кипит при 100 °C,
- спирт при 78 °C,
- ртуть при 357 °C,
- железо — примерно при 2750 °C.
Температура кипения зависит от давления окружающей среды. При повышенном давлении жидкости кипят при более высокой температуре, а при пониженном — при более низкой. Поэтому в горах вода закипает раньше, чем достигает 100 °C: например, на Эльбрусе она кипит примерно при 82 °C.
Температура пара при кипении всегда равна температуре кипящей жидкости. Но поскольку внутренняя энергия пара выше, чем у воды при той же температуре, ожоги паром оказываются значительно опаснее ожогов кипятком.