Perché una persona ha iniziato a far bollire l'acqua prima di berla? Correttamente, per proteggersi da molti batteri e virus patogeni. Questa tradizione arrivò nel territorio della Russia medievale anche prima di Pietro il Grande, anche se si ritiene che sia stato lui a portare il primo samovar nel paese e ad introdurre il rito di bere il tè serale senza fretta. In effetti, la nostra gente usava una specie di samovar nell'antica Russia per preparare bevande a base di erbe, bacche e radici. L'ebollizione qui era richiesta principalmente per l'estrazione di estratti vegetali utili, piuttosto che per la disinfezione. In effetti, a quel tempo non si sapeva nemmeno del microcosmo in cui vivono questi batteri e virus. Tuttavia, grazie all'ebollizione, il nostro paese è stato aggirato da pandemie globali di malattie terribili come il colera o la difterite.
Scala Celsius
Il grande meteorologo, geologo e astronomo svedese, Anders Celsius, usava originariamente il valore di 100 gradi per indicare il punto di congelamento dell'acqua in condizioni normali, e il punto di ebollizione dell'acqua era pari a zero gradi. E dopomorte nel 1744, un personaggio non meno famoso, il botanico Carl Linnaeus e il successore di Celsius Morten Strömer, capovolse questa scala per facilità d'uso. Tuttavia, secondo altre fonti, lo stesso Celsius lo fece poco prima della sua morte. Ma in ogni caso, la stabilità delle letture e la comprensibile graduazione influirono sull'uso diffuso del suo uso tra le più prestigiose professioni scientifiche dell'epoca: i chimici. E, nonostante il fatto che il segno capovolto della bilancia a 100 gradi stabilisse il punto di ebollizione stabile dell'acqua e non l'inizio del suo congelamento, la bilancia iniziò a portare il nome del suo creatore principale, Celsius.
Sotto l'atmosfera
Tuttavia, non tutto è così semplice come sembra a prima vista. Osservando qualsiasi diagramma di stato nelle coordinate PT o PS (l'entropia S è una funzione diretta della temperatura), vediamo quanto siano strettamente correlate temperatura e pressione. Anche il punto di ebollizione dell'acqua cambia con la pressione. E qualsiasi scalatore è ben consapevole di questa proprietà. Tutti coloro che almeno una volta nella vita hanno compreso altezze superiori ai 2000-3000 metri sul livello del mare sanno quanto sia difficile respirare in quota. Questo perché più in alto andiamo, più sottile diventa l'aria. La pressione atmosferica scende al di sotto di un'atmosfera (al di sotto di NO, cioè al di sotto delle "condizioni normali"). Anche il punto di ebollizione dell'acqua scende. A seconda della pressione a ciascuna altitudine, può bollire sia a ottanta che a sessanta gradi Celsius.
Pentole a pressione
Tuttavia, va ricordato che sebbene i microbi principali muoiano a temperature superiori ai sessanta gradi Celsius, molti possono sopravvivere a ottanta gradi o più. Ecco perché otteniamo acqua bollente, cioè portiamo la sua temperatura a 100 ° C. Esistono però interessanti elettrodomestici da cucina che consentono di ridurre i tempi e riscaldare il liquido ad alte temperature, senza farlo bollire e perdere massa per evaporazione. Rendendosi conto che il punto di ebollizione dell'acqua può cambiare a seconda della pressione, gli ingegneri statunitensi, sulla base di un prototipo francese, hanno introdotto nel mondo una pentola a pressione negli anni '20. Il principio del suo funzionamento si basa sul fatto che il coperchio è ben premuto contro le pareti, senza possibilità di rimozione del vapore. All'interno viene creata una maggiore pressione e l'acqua bolle a temperature più elevate. Tuttavia, tali dispositivi sono piuttosto pericolosi e hanno spesso provocato esplosioni e gravi ustioni per gli utenti.
Idealmente
Guardiamo come va e viene il processo. Immagina una superficie riscaldante idealmente liscia e infinitamente grande, dove la distribuzione del calore è uniforme (la stessa quantità di energia termica viene fornita per ogni millimetro quadrato di superficie) e il coefficiente di rugosità superficiale tende a zero. In questo caso, al n. y. l'ebollizione in uno strato limite laminare inizierà simultaneamente sull'intera area superficiale e avverrà istantaneamente, facendo evaporare immediatamente l'intero volume unitario di liquido situato sulla sua superficie. Queste sono le condizioni ideali, nella vita reale questo non accade.
Re altà
Scopriamo qual è il punto di ebollizione iniziale dell'acqua. A seconda della pressione, cambia anche i suoi valori, ma il punto principale qui sta proprio in questo. Anche se prendiamo il più liscio, a nostro avviso, lo spostiamo e lo portiamo al microscopio, quindi nel suo oculare vedremo bordi irregolari e picchi affilati e frequenti che sporgono sopra la superficie principale. Il calore alla superficie della padella, supponiamo, è fornito in modo uniforme, anche se in re altà anche questa non è un'affermazione del tutto vera. Anche quando la padella è sul bruciatore più grande, il gradiente di temperatura è distribuito in modo non uniforme sul fornello e sono sempre presenti zone di surriscaldamento locali responsabili dell'ebollizione anticipata dell'acqua. Quanti gradi ci sono contemporaneamente sulle cime della superficie e nelle sue pianure? I picchi di superficie con fornitura di calore ininterrotta si riscaldano più velocemente delle pianure e delle cosiddette depressioni. Inoltre, circondati da tutti i lati da acqua a bassa temperatura, danno meglio energia alle molecole d'acqua. La diffusività termica dei picchi è da una volta e mezza a due volte superiore a quella delle pianure.
Temperature
Ecco perché il punto di ebollizione iniziale dell'acqua è di circa ottanta gradi Celsius. A questo valore, le punte superficiali forniscono calore sufficiente per far bollire istantaneamente il liquido e formare le prime bolle visibili ad occhio nudo, che timidamente iniziano a salire in superficie. Qual è il punto di ebollizione dell'acqua?pressione normale - molti chiedono. La risposta a questa domanda può essere trovata facilmente nelle tabelle. A pressione atmosferica, si stabilisce un punto di ebollizione stabile a 99,9839 °C.
