Kāpēc cilvēks sāka vārīt ūdeni pirms tā dzeršanas? Pareizi, lai pasargātu sevi no daudzām patogēnām baktērijām un vīrusiem. Šī tradīcija viduslaiku Krievijas teritorijā ienāca jau pirms Pētera Lielā, lai gan tiek uzskatīts, ka tieši viņš uz valsti atveda pirmo samovāru un ieviesa nesteidzīgas vakara tējas dzeršanas rituālu. Patiesībā mūsu cilvēki senajā Krievijā izmantoja sava veida samovāru, lai pagatavotu dzērienus no garšaugiem, ogām un saknēm. Vārīšana šeit bija nepieciešama galvenokārt derīgo augu ekstraktu iegūšanai, nevis dezinfekcijai. Patiešām, tajā laikā pat nebija zināms par mikrokosmosu, kurā dzīvo šīs baktērijas un vīrusi. Tomēr, pateicoties vārīšanās temperatūrai, mūsu valsti apsteidza tādas briesmīgu slimību kā holera vai difterija globālās pandēmijas.
Celsija skala
Lielais meteorologs, ģeologs un astronoms no Zviedrijas Anderss Celsijs sākotnēji izmantoja 100 grādu vērtību, lai norādītu ūdens sasalšanas punktu normālos apstākļos, un ūdens viršanas temperatūra tika uzskatīta par nulle grādiem. Un pēc tamnāve 1744. gadā, ne mazāk slavena persona, botāniķis Kārlis Linnejs un Celsija Mortena Strēmera pēctecis, apgrieza šo skalu otrādi, lai atvieglotu lietošanu. Tomēr, saskaņā ar citiem avotiem, Celsijs pats to izdarīja neilgi pirms savas nāves. Bet jebkurā gadījumā rādījumu stabilitāte un saprotamais izlaidums ietekmēja tā lietojuma plašo izplatību tā laika prestižāko zinātnisko profesiju – ķīmiķu – vidū. Un, neskatoties uz to, ka skalas apgrieztā atzīme 100 grādu leņķī noteica stabilas ūdens vārīšanās punktu, nevis tā sasalšanas sākumu, uz svariem sāka saukt tās galvenā radītāja Celsija vārdu.
Zem atmosfēras
Tomēr ne viss ir tik vienkārši, kā šķiet no pirmā acu uzmetiena. Aplūkojot jebkuru stāvokļa diagrammu P-T vai P-S koordinātēs (entropija S ir tieša temperatūras funkcija), mēs redzam, cik cieši ir saistīti temperatūra un spiediens. Ūdens viršanas temperatūra mainās arī līdz ar spiedienu. Un jebkurš alpīnists labi zina šo īpašumu. Ikviens, kurš kaut reizi dzīvē ir uztvēris augstumu virs 2000-3000 metriem virs jūras līmeņa, zina, cik grūti ir elpot augstumā. Tas ir tāpēc, ka jo augstāk mēs ejam, jo plānāks kļūst gaiss. Atmosfēras spiediens nokrītas zem vienas atmosfēras (zem N. O., tas ir, zem "normālajiem apstākļiem"). Arī ūdens viršanas temperatūra pazeminās. Atkarībā no spiediena katrā augstumā tas var vārīties gan astoņdesmit, gan sešdesmit grādos pēc Celsija.
Spiediena katli
Tomēr jāatceras, ka, lai gan galvenie mikrobi mirst, ja temperatūra pārsniedz sešdesmit grādus pēc Celsija, daudzi var izdzīvot astoņdesmit vai vairāk grādu temperatūrā. Tāpēc mēs panākam verdošu ūdeni, tas ir, mēs paaugstinām tā temperatūru līdz 100 ° C. Taču ir interesantas virtuves iekārtas, kas ļauj samazināt laiku un uzsildīt šķidrumu līdz augstām temperatūrām, to neuzvārot un iztvaikojot nezaudējot masu. Saprotot, ka ūdens viršanas temperatūra var mainīties atkarībā no spiediena, Amerikas Savienoto Valstu inženieri, pamatojoties uz franču prototipu, 20. gadsimta 20. gados iepazīstināja pasauli ar spiediena katlu. Tās darbības princips ir balstīts uz to, ka vāks ir cieši piespiests pie sienām, bez tvaika noņemšanas iespējas. Iekšpusē tiek radīts paaugstināts spiediens, un ūdens vārās augstākā temperatūrā. Tomēr šādas ierīces ir diezgan bīstamas un bieži vien ir izraisījušas sprādzienus un nopietnus apdegumus lietotājiem.
Ideāli
Apskatīsim, kā process nāk un iet. Iedomājieties ideāli gludu un bezgala lielu sildvirsmu, kur siltuma sadalījums ir vienmērīgs (uz katru virsmas kvadrātmilimetru tiek piegādāts vienāds siltumenerģijas daudzums), un virsmas raupjuma koeficients tiecas uz nulli. Šajā gadījumā plkst. y. viršana laminārā robežslānī sāksies vienlaicīgi pa visu virsmas laukumu un notiks uzreiz, nekavējoties iztvaicējot visu šķidruma tilpuma vienību, kas atrodas uz tās virsmas. Šie ir ideāli apstākļi, reālajā dzīvē tā nenotiek.
Realitāte
Noskaidrosim, kāda ir ūdens sākotnējā viršanas temperatūra. Atkarībā no spiediena tas arī maina savas vērtības, bet galvenais šeit ir tas. Pat ja paņemam gludāko, mūsuprāt, pannu un paņemam to zem mikroskopa, tad tās okulārā redzēsim nelīdzenas malas un asas biežas virsotnes, kas izvirzītas virs galvenās virsmas. Mēs pieņemsim, ka siltums uz pannas virsmu tiek piegādāts vienmērīgi, lai gan patiesībā tas arī nav pilnīgi patiess apgalvojums. Pat tad, kad panna ir uz lielākā degļa, temperatūras gradients uz plīts tiek sadalīts nevienmērīgi, un vienmēr ir lokālas pārkaršanas zonas, kas ir atbildīgas par agru ūdens uzvārīšanos. Cik grādu vienlaikus ir virsmas virsotnēs un tās zemienēs? Virsmas virsotnes ar nepārtrauktu siltuma padevi sasilst ātrāk nekā zemienes un tā sauktās ieplakas. Turklāt tās no visām pusēm ieskauj ūdens ar zemu temperatūru, tās labāk dod enerģiju ūdens molekulām. Virsotņu termiskā difūzija ir pusotras līdz divas reizes lielāka nekā zemienēs.
Temperatūras
Tāpēc sākotnējā ūdens viršanas temperatūra ir aptuveni astoņdesmit grādi pēc Celsija. Pie šīs vērtības virsmas virsotnes piegādā pietiekami daudz siltuma, lai šķidrums acumirklī uzvārītu un veidotos pirmie acij redzamie burbuļi, kas kautrīgi sāk celties virspusē. Kāda ir ūdens viršanas temperatūranormāls spiediens - daudzi jautā. Atbildi uz šo jautājumu var viegli atrast tabulās. Atmosfēras spiedienā stabila vārīšanās temperatūra tiek noteikta 99,9839 °C.
