Чашка чая на Эвересте?
Это сырое зимнее утро. Снаружи дождь хлещет с серо-голубого неба. Вы все плотнее закутываетесь в свой любимый шерстяной джемпер, размышляя о предстоящем дне. Что вам сейчас действительно нужно, так это чашка горячего чая или, может быть, дымящаяся чашка крепкого кофе.
Ваш кот, постоянно осознающий свои потребности, громко мяукает и решительно направляет свой розовый нос к миске с едой. Процедура всегда одна и та же: наполнить чайник, покормить кошку, заварить чай. Фактически, одного звука включенного чайника достаточно, чтобы ваш кошачий друг примчался на кухню и заплясал вокруг своей миски с едой. Вас всегда удивляет, сколько времени требуется для того, чтобы сравнительно небольшой объем воды дошел до кипения – определенно достаточно времени, чтобы покормить кота и дать ему порезвиться.
Но почему вода так долго кипит?
Вода имеет высокую температуру кипения для своей молекулярной массы
Температура кипения молекулярного вещества – это температура, при которой преодолеваются межмолекулярные силы между молекулами. По мере подвода тепла молекулы все больше и больше перемещаются, пока в конце концов не выйдут из жидкого состояния и не превратятся в газ (пар).
Вода особенно интересна тем, что в ней два атома водорода связаны с одним атомом кислорода. Из-за разницы в электроотрицательности между элементами атомы водорода заряжены немного более положительно, чем атомы кислорода. Это создает водородную связь между молекулами воды, которая сильнее других межмолекулярных сил.
Напротив, у метана (только атомы углерода и водорода) межмолекулярные силы слабее из-за одинаковой электроотрицательности между атомами. Именно поэтому температура кипения воды выше (100°C / 212°F) по сравнению с метаном (-161,5°C / -258,7°F).
Вода обладает особенно высокой теплоемкостью
Удельная теплоемкость вещества – это количество энергии, необходимое для того, чтобы поднять 1 кг вещества на 1°C. Жидкая вода обладает особенно высокой теплоемкостью (4184 Дж/кг К) по сравнению с другими веществами, такими как медь (385 Дж/кг К). Это означает, что вода дольше нагревается и остывает.
Способы ускорить закипание (и сэкономить энергию)
Как же заставить воду закипеть быстрее? Вот три способа:
- Накройте крышкой. Если вы используете кастрюлю, накройте ее крышкой, пока вода закипает. Это задержит поднимающийся горячий воздух и пар и поможет воде быстрее набрать температуру.
- Увеличьте площадь поверхности. При необходимости попробуйте нагреть воду не в глубокой, а в широкой кастрюле. Это увеличит площадь поверхности воды, подвергающейся воздействию тепла, что позволит ей быстрее нагреться.
- Используйте чайник с нагревательным элементом на дне. Чайники с нагревательными элементами на дне обеспечивают более эффективную передачу тепла воде, сокращая время кипячения.
Следует отметить, что воде требуется больше времени для закипания из-за ее высокой температуры кипения и теплоемкости. Накрыв ее крышкой, увеличив площадь поверхности или используя чайник с нагревательным элементом на дне, вы можете ускорить процесс кипячения и сэкономить при этом электроэнергию. Так что смело отправляйтесь на Эверест и заварите чашку чая.
А. Миронова
Еще про температуру кипения
