Kakšni so mehurčki v vreli vodi?

Mehurčki oblikujte, ko ste vrela voda. Ste se že kdaj vprašali, kaj je v njih? Ali v drugih vrelih tekočinah nastajajo mehurčki? Tu je pogled na kemično sestavo mehurčkov, ali se mehurčki z vrelo vodo razlikujejo od tistih, ki nastajajo v drugih tekočinah, in kako vreti vodo, ne da bi pri tem sploh nastali mehurčki.

Hitra dejstva: Mehurčki z vrelo vodo

Ko prvič začnete vreti vodo, so mehurčki, ki jih vidite, v bistvu zračni mehurčki. Tehnično so to mehurčki, ki nastanejo iz raztopljenih plinov, ki izhajajo iz raztopine, tako da če bi bila voda v drugačni atmosferi, bi bili mehurčki sestavljeni iz teh plinov. V normalnih pogojih so prvi mehurčki večinoma dušik s kisikom in malo argona in ogljikov dioksid.

Ko nadaljujete s segrevanjem vode, molekule pridobijo dovolj energije za prehod iz tekoče v plinasto fazo. Ti mehurčki so vodna para. Ko zagledate vodo pri "kotalem vrelišču", so mehurčki v celoti vodna para. Na mestih nukliranja se začnejo tvoriti mehurčki vodne pare, ki so pogosto drobni zračni mehurčki, zato ko voda začne vreti, so mehurčki sestavljeni iz mešanice zraka in vodne pare.

Tako zračni mehurčki kot mehurčki z vodno paro se širijo, ko se dvigajo, ker nanje pritiska manj. Ta učinek lahko bolj jasno vidite, če v bazenu pihate mehurčke pod vodo. Mehurčki so veliko večji, ko dosežejo površino. Mehurčki vodne pare se začnejo večati, ko temperatura narašča, ker se več tekočine pretvori v plin. Skoraj se zdi, kot da mehurčki prihajajo iz vira toplote.

Medtem ko se zračni mehurčki dvignejo in razširijo, se včasih parni mehurčki skrčijo in izginejo, ko se voda iz stanja plina spremeni v tekočo obliko. Dve lokaciji, kjer lahko opazite, da se mehurčki skrčijo, sta na dnu posode tik preden voda zavre in na zgornji površini. Na zgornji površini se lahko mehurček razbije in sprosti hlape v zrak ali, če je temperatura dovolj nizka, se lahko mehurček skrči. Temperatura na površini vrele vode je lahko hladnejša od spodnje tekočine zaradi energije, ki jo absorbirajo molekule vode, ko spreminjajo faze.

Če pustite, da se kuhana voda ohladi, in to takoj znova zažgene boste videli raztopljenih zračnih mehurčkov, ker voda ni imela časa, da bi raztopila plin. To lahko predstavlja varnostno nevarnost, ker zračni mehurčki površino vode zmotijo ​​dovolj, da prepreči eksplozivno vrenje (pregrevanje). To lahko opazujete s mikrovalovna voda. Če vodo zavrete dovolj dolgo, da plini uidejo, pustite, da se voda ohladi, nato pa jo takoj ponovno zavrete, površinska napetost vode lahko prepreči, da bi tekočina vrela, čeprav je njena temperatura visoka dovolj. Potem lahko trkanje posode privede do nenadnega, silovitega vretja!

Ena pogostih napačnih predstav ljudi je prepričanje, da so mehurčki narejeni iz vodika in kisika. Ko voda zavre, spremeni fazo, vendar se kemične vezi med vodikovimi in kisikovimi atomi ne porušijo. Edini kisik v nekaterih mehurčkih prihaja iz raztopljenega zraka. Ni vodikovega plina.

Če poleg vode zavrete druge tekočine, pride do enakega učinka. Začetni mehurčki bodo sestavljeni iz vseh raztopljenih plinov. Ko se temperatura približa vrelišču tekočine, bodo mehurčki parna faza snovi.

Medtem ko lahko vrete vodo brez zračnih mehurčkov, če jo preprosto ponovno zavrete, ne morete doseči vrelišča, ne da bi dobili mehurčke. To velja za druge tekočine, vključno s staljenimi kovinami. Znanstveniki so odkrili način preprečevanja nastajanja mehurčkov. Metoda temelji na Učinek Leidenfrost, kar lahko opazimo s škropljenjem kapljic vode na vroči ponvi. Če je površina vode prevlečena z visoko hidrofobnim (vodoodbojnim) materialom, se tvori parna blazina, ki preprečuje mehurčkanje ali eksplozivno vrelišče. Tehnika nima veliko uporabe v kuhinji, vendar jo je mogoče uporabiti za druge materiale, kar lahko zmanjšuje povlečenje površine ali nadzor postopkov ogrevanja in hlajenja kovin.