水的沸点是由什么决定的?水可以加热到100度以上吗?
那么你有没有想过水的沸点和哪些因素有关,有没有办法把水加热到100度以上?今天我们就来讨论这个问题。
沸点的定义是什么?为什么水的沸点是100度?沸点,顾名思义,就是液体沸腾时的温度。更准确地说,当液体变成气体时,这个临界温度叫做沸点。可能有人会问,在常温下,水也会蒸发成气体。
没错,但实际上,水的蒸发是一种只发生在液体表面的现象,但肯定不会发生在液体内部。沸腾是所有液体(包括内部液体)剧烈蒸发的过程。所以我们看到的效果是内部的液体也会蒸发,所以水沸腾的时候会不断产生气泡。
水的沸点是100度,这是大家最熟悉的基础知识,但其实这句话有一个隐含的前提条件,就是在一个标准大气压下(约101.325 kPa),纯水的沸点是100摄氏度(后来国际测温标准改变后,
但在生活中,由于水的纯度不同,海拔不同,水的沸点并不完全是100摄氏度。当然日常生活中不需要担心它的确切数值,只要知道开水大致是100摄氏度就可以了。
至于为什么水的沸点是100度,这个其实完全是我们规定的。
当时,为了找到一个适合日常使用的温标,科学家把水的冻结温度取为0摄氏度,把水的沸腾温度取为一个大气压下的100摄氏度,然后把它们之间的温差平均分成100份,每份是1摄氏度,所以水的沸点正好是100摄氏度。
水的沸点和大气压之间的关系。我们一直在强调水的沸点在一个标准大气压下是100度,那么沸点和大气压是什么关系呢?
首先,我们先从大气压说起。众所周知,从大气层到海平面的距离充满了空气,空气是有质量的。估计空气的密度约为1.225 kg /m?。
因为地球的引力,我们这些生活在地球表面的人,会一直受到来自千千数米空气的压力(1大气压相当于10吨),这种压力叫做大气压。
这个时候,我们再来考虑海拔高度。想象一下,如果你站得更高,然后呢?新闻?你身上的空气越少,我们承受的压力就越小,所以我们通常会说:海拔越高,气压越低。
当我们烧开水时,里面的水会蒸发产生气泡,气泡内部有一个向外的压力,叫做饱和蒸汽压。气泡的外部受到大气的压力。当气泡内的压力大于外部大气压时,液体就会沸腾。
前面说过,海拔越高,大气压越小,所以可以得出一个结论,大气压越高,水的沸点越高,反之,水的沸点越低。
这也是为什么在一些海拔4000米以上的地方,比如西藏,做饭要用高压锅,因为如果不用高压锅,水的温度只能达到80多度,根本无法烹饪食物,甚至无法杀灭细菌。
如何把水的沸点提高到100度以上?看到这里,大家应该知道如何将水(液体)加热到100度以上。我再简单描述一下。
在标准大气压下(接近海平面的大气压),水的沸点是100摄氏度。如果想继续把沸点提高到100摄氏度以上,那么唯一的办法就是通过供水来增加外界压力,比如用高压锅烧水。
由于密封的高压锅只有一个很小的出气口,当高压锅内的水蒸气不断产生,出气口的速度小于水蒸气产生的速度时,这些水蒸气就会不断地在中国聚集,这样,锅内的压力就会提高。
估计家里用的高压锅可以升到2个大气压左右。这样水的沸点就达到了120度左右。这不仅可以更快地烹饪食物,还可以节省燃气费用。
超临界水:高达464摄氏度!如果不依靠人工改变压力,也可以依靠海水的力量。因为一个标准大气压是在零高度,如果继续往下,压力自然会更大。海底的水沸点不是更高吗?
在热力学中,我们把一种物质以液体形式存在的最高温度,或者反过来说,以气体形式存在的最高压力,叫做临界点。当液体的温度或压力超过这个点时,就会变成超临界流体。
这种超临界流体将同时具有液体和气体的性质。它既能像气体一样流动,又能像液体一样具有流动性。那么自然界的超临界流体在哪里呢?
一是藏在海底3000多米以下的海域,那里的压力高达300个大气压。海底会有很多活火山,有时会释放出大量的蒸汽和岩石碎片。这些海底活火山附近的海水会变成超临界流体,温度会在300度以上。
2008年,德国科学家在大西洋海底发现了一个高温海底温泉喷口。经过测量,这里的水温竟然达到了464摄氏度,这已经是人类发现的温度最高的水了。
这种超临界水的氧化能力很强,可以溶解各种金属,以至于科学家无法用钻头从这里获取样本进行研究。目前对超临界水形成的研究只能用计算机模拟。
最后,我们来总结一下。水的沸点是指液体变成气体的临界温度,与火力大小无关。大气压越强,水的沸点越高,所以可以用增加外压的方法来提高水的沸点。海底压力很大,海底活动火山口附近的水就会变成超临界水,温度可以达到300度以上。