Кипение воды при пониженном давлении

Вы начинаете изучать физику. Это наука о природе. Все явления природы так или иначе объясняются с помощью физических законов. Мы покажем вам несколько опытов из самых различных разделов физики. Подробное объяснение этим опытам вы получите впоследствии.

Мы начнем опыты с иллюстрации влияния атмосферного давления на температуру кипения воды.

Вы, конечно, знаете, что при нормальном атмосферном давлении вода кипит при 100 градусах Цельсия. Однако если увеличивать давление над поверхностью воды, то температура кипения воды будет повышаться. Это используется в скороварках, в автоклавах, стерилизаторах, в поликлиниках, больницах, где инструмент стерилизуют при более высокой температуре кипения воды, чем 100 градусах Цельсия.

При понижении давления над поверхностью воды температура кипения воды уменьшается. Если кто-то из вас станет впоследствии альпинистом, вы должны помнить, что когда вы поднимаетесь высоко в горы, давление в горах значительно ниже нормального атомосферного давления, и температура кипения воды уже не 100 градусов Цельсия, а 90 и даже 80 градусов.

Мы проиллюстрируем влияние давления на температуру кипения воды с помощью такой установки. На вакуумную тарелку установлен стеклянный колокол, под которым сейчас находится кювета с водой. В кювету опущен термометр. Мы будем откачивать воздух из-под колокола с помощью насоса, а наблюдать за откачкой мы будем с помощью прибора, который называется манометр. По мере откачки стрелка манометра будет идти к началу шкалы.

Сейчас под колоколом нормальное атмосферное давление, и температура воды под колоколом составляет примерно 25 градусов Цельсия. Это комнатная температура. Опустим колокол на тарелку и начнем откачивать.

Я включаю насос.

Сейчас давление под колоколом составляет примерно одну десятую от атмосферного давления. И вы видите, как у стенок и у дна кюветы появляются маленькие воздушные пузырьки, которые устремляются к поверхности воды. Появление этих пузырьков и их подъем свидетельствует о начале кипения воды. По мере уменьшения давления над поверхностью воды пузырьки становятся все более крупными, поднимаются к поверхности воды и лопаются у поверхности воды. Вода бурно кипит, хотя температура воды, как вы можете это увидеть из показаний термометра, по прежнему составляет 25 градусов Цельсия. Если прекратить откачку и пустить воздух под колокол, то кипение воды сразу прекращается.