Онлайн калькулятор: Зависимость температуры кипения воды от высоты над уровнем моря

Температура кипения — это температура, при которой происходит кипение жидкости, которая находится под постоянным давлением. Но это утверждение можно и «перевернуть», сказав так: каждой температуре кипения воды соответствует свое определенное давление. Снижая давление, мы понижаем температуру кипения. Следовательно, с уменьшением атмосферного давления температура кипения воды уменьшается, с увеличением — растет.

Температура кипения соответствует температуре насыщенного пара над плоской поверхностью кипящей жидкости, так как сама жидкость всегда несколько перегрета относительно температуры кипения. Предельной температурой кипения является критическая температура вещества. Температура кипения при атмосферном давлении приводится обычно как одна из основных физико-химических характеристик химически чистого вещества.

Влияние давления на температуру насыщения

Это связано с образованием ассоциатов, которые могут накапливаться в жидкости в отсутствие воды, как медиатора установления равновесного состояния. Узнать как температура кипения воды будет зависеть от давления вы сможете из таблицы. Непосредственные наблюдения за поведением жидкости свидетельствуют, что при некоторых температуре и давлении в жидкостях начинается процесс кипения.

Обычно в жидкости или на стенках сосуда, в котором она находится, присутствуют пузырьки растворенного в ней воздуха. При нагревании жидкости растворимость содержащихся в ней газов понижается. В результате число таких пузырьков значительно увеличивается. Газовые пузырьки в процессе закипания играют роль аналогичную той, которую играют ионы или пылинки при конденсации. В эти пузырьки происходит испарение окружающей их жидкости, вследствие чего пузырьки наполняются насыщенным паром, давление которого с повышением температуры увеличивается.

Давление Лапласа существенно тогда, когда радиус пузырьков порядка , что значительно меньше размеров пузырьков, образующихся в процессе кипения. С этого момента жидкость начинает кипеть. Рассмотрев механизм закипания жидкости, подчеркнем, что кипение существенно отличается от испарения.

Если процесс кипения начался, температура жидкости, несмотря на продолжающееся сообщение теплоты, не повышается. Она так и останавливается на точке кипения до тех пор, пока не выкипит вся жидкость. Во-вторых, в процессе кипения жидкость испаряется не только с поверхности, но и с поверхности пузырьков внутри жидкости.

↑Поиск на сайте TehTab.ru — Введите свой запрос в форму

Так на вершине Эльбруса вода закипает уже при 82º С. Физическим фактором, ответственным за изменение температуры кипения, является уменьшение внешнего давления в высокогорных районах. Интересный результат можно наблюдать, если в колбу поместить небольшое количество воды при комнатной температуре и начать откачивать из колбы воздух. Если же откачка производится достаточно быстро, то вода, напротив, замерзает. В результате откачки воздуха, а вместе с ним и паров воды, усиливается процесс испарения, в ходе которого вода остывает.

Фактор тепла и высоты

Если же откачка производится быстро, то вода не успевает получить тепло от окружающей среды. Так как температура воды начинает понижаться, возможность ее закипания также уменьшается. Дальнейшее продолжение быстрой откачки воздуха из колбы со временем приведет к понижению температуры жидкости до точки замерзания.

Напомним, что это давление называется упругостью пара (кипение начинается, когда упругость насыщенного пара внутри пузырьков жидкости равна внешнему давлению). Эта же кривая описывает и процесс конденсации. Отметим еще, что кривая равновесия жидкость-пар качественно имеет один и тот же вид для различных жидкостей.

Дело в том, что вода кипит не «при 100°С», а при той температуре, когда давление насыщенных паров воды становится равным внешнему давлению. Пар из закрытого сосуда никуда не девается и повышает внутреннее давление. Как видно из приведенной ниже таблицы, при достаточно низких давлениях температура кипения воды может быть даже ниже комнатной.

Рассмотрим закрытый сосуд с водой при температуре 22,2°С. Из приведенных рассуждений видно, что с уменьшением внешнего давления должна понижаться и температура кипения жидкости. 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.

Посмотрите еще: