Попробуйте кому-либо задать вопрос: „Какая вода должна раньше закипеть — сырая или переваренная?" Вы получите самые различные ответы. Одни будут утвержать, что кипение наступит одновременно, другие, что раньше закипит переваренная вода. Но большинство будет немало удивлено, узнав, что раньше должна закипеть вода сырая.
Происходит это оттого, что сырая вода содержит в себе растворенный воздух, в переваренной же его нет,— он удаляется из нее при кипении.
Почему же растворенный воздух ускоряет кипение? Чтобы понять это, надо подробнее рассмотреть процесс кипения.
В отличие от испарения кипение состоит в том, что внутри нагреваемой жидкости появляются пузыри пара. Это становится возможным только тогда, когда давление пара достигает величины не меньшей, чем давление атмосферы снаружи на воду. При 100° Ц давление насыщенного пара равно атмосферному. Это верно только в том случае, если пар насыщает пространство близ плоской поверхности воды. Давление же насыщенного пара внутри пузырька, образовавшегося в воде, должно быть меньше
атмосферного. Причина этого кроется в том, что водяные молекулы, покидающие вогнутую поверхность жидкости, легко захватываются ею вновь. Значит уже при сравнительно небольшом числе освободившихся молекул внутри пузырька наступает такое состояние, при котором число ежесекундно освобождающихся молекул равно числу захватываемых. Это и есть состояние насыщения, когда данное пространство заключает наибольшее количество пара при данной температуре — состояние, при котором давление пара наибольшее. Внутри пузырька это наибольшее давление ниже, чем близ плоской поверхности воды; иными словами, при 100° Ц оно в пузырьках меньше атмосферного. Чем водная поверхность кривее, т. е. чем мельче пузырьки, тем ниже давление.
Отсюда следует, что кипение воды, т. е. образование пузырьков пара в ее толще, должно, вообще говоря, наступать не при 0° Ц, а при более высокой температуре, когда пар разовьет более сильное давление. Вода, из которой воздух удален предварительным кипячением, должна следовательно закипеть позже.
Иначе протекает кипение сырой воды, содержащей относительно большее количество воздуха. С повышением температуры растворимость газа уменьшается; поэтому избыток воздуха при нагревании воды выделяется в виде пузырьков. Те пузырьки, которые первыми появляются в нагреваемой сырой воде, заключают не пар, а воздух. С их внутренней поверхности начинают затем освобождаться и молекулы пара. Нужно иметь в виду, что всего более затруднено появление в воде первых самых мелких пузырьков пара, тех, в которых давление пара особенно низко. Дальнейшее образование в них пара облегчается, и число пузырьков быстро растет. Этим и объясняется более раннее закипание сырой воды, содержащей растворенный воздух.
Воду, из которой растворенный в ней воздух удален кипячением по возможности весь, удавалось перегревать до 180° под нормальным атмосферным давлением. При более тщательном удалении из воды последних следов воздуха можно было бы, вероятно, нагреть воду еще выше, оставляя ее жидкой. Это соображение и дало основание одному физику утвержать, что „никто еще не наблюдал кипения совершенно чистой, не содержащей воздуха, воды*.
Я. Перельман
Комментариев нет:
Отправить комментарий