Kuplia muodossa kun sinä kiehuva vesi. Oletko koskaan miettinyt mitä heidän sisälläan on? Onko muissa kiehuvissa nesteissä kuplia? Tässä on katsaus kuplien kemialliseen koostumukseen, eroavatko kiehuvat vesikuplat muissa nesteissä muodostuvista ja miten keitetään vettä muodostamatta kuplia ollenkaan.
Nopeat tosiasiat: Kiehuvat vesikuplat
- Aluksi kiehuvassa vedessä olevat kuplat ovat ilmakuplia.
- Vettävät kiehuvat veden kuplat koostuvat vesihöyrystä.
- Jos keitä vesi uudelleen, kuplia ei ehkä muodostu. Tämä voi johtaa räjähtävään kiehumiseen!
- Kuplat muodostuvat myös muissa nesteissä. Ensimmäiset kuplat koostuvat ilmasta, jota seuraa liuottimen höyryfaasi.
Kiehuvien vesikuplien sisällä
Kun aloitat kiehua vettä, näkemäsi kuplat ovat pohjimmiltaan ilmakuplia. Teknisesti nämä ovat kuplia, jotka muodostuvat liuenneista kaasuista, jotka tulevat ulos liuoksesta, joten jos vesi on eri ilmakehässä, kuplat koostuvat näistä kaasuista. Normaaliolosuhteissa ensimmäiset kuplat ovat enimmäkseen typpeä happea ja vähän argonia ja hiilidioksidi.
Kun jatkat veden lämmittämistä, molekyylit saavat tarpeeksi energiaa siirtyäkseen nestefaasista kaasumaiseen faasiin. Nämä kuplat ovat vesihöyryä. Kun näet vettä "kiehuvassa kiehuvassa", kuplat ovat täysin vesihöyryä. Vesihöyrykuplat alkavat muodostua ytimenmuodostuskohdista, jotka ovat usein pieniä ilmakuplia, joten kun vesi alkaa kiehua, kuplat koostuvat ilman ja vesihöyryn seoksesta.
Sekä ilmakuplat että vesihöyrykuplat laajenevat nouseessaan, koska niihin kohdistuu vähemmän painetta. Voit nähdä tämän vaikutuksen selkeämmin, kun puhallat kuplia veden alla uima-altaassa. Kuplat ovat paljon suurempia, kun ne saavuttavat pinnan. Vesihöyrykuplat alkavat kasvaa, kun lämpötila nousee, koska enemmän nestettä muuttuu kaasuksi. Vaikuttaa melkein siltä, että kuplat tulevat lämmönlähteestä.
Kun ilmakuplat nousevat ja laajenevat, joskus höyrykuplat kutistuvat ja katoavat, kun vesi muuttuu kaasutilasta takaisin nestemuodoksi. Kaksi paikkaa, joissa voit nähdä kuplan kutistuvan, ovat astian pohjassa juuri ennen kuin vesi kiehuu ja yläpinnalla. Yläpinnalla kupla voi joko rikkoutua ja vapauttaa höyryä ilmaan, tai jos lämpötila on riittävän matala, kupla voi kutistua. Lämpötila kiehuvan veden pinnalla voi olla viileämpi kuin alempi neste, koska energia, jonka vesimolekyylit absorboivat vaiheiden vaihtuessa.
Jos annat keitetyn veden jäähtyä heti keitä se uudelleen, et näe liuenneiden ilmakuplien muodostumista, koska vedellä ei ole ollut aikaa liuottaa kaasua. Tämä voi aiheuttaa turvallisuusriskin, koska ilmakuplat häiritsevät veden pintaa riittävän estämään sen räjähtävän kiehumisen (ylikuumeneminen). Voit tarkkailla tätä mikroaaltovettä. Jos keität vettä niin kauan, että kaasut pääsevät ulos, anna veden jäähtyä ja keitä se sitten heti uudelleen, veden pintajännitys voi estää nesteen kiehumisen, vaikka sen lämpötila on korkea tarpeeksi. Sitten säiliön törmääminen voi johtaa äkilliseen, voimakkaaseen kiehuvaan!
Yksi yleinen väärinkäsitys on uskoa, että kuplat on tehty vedystä ja hapesta. Kun vesi kiehuu, se muuttaa vaihetta, mutta vety- ja happiatomien väliset kemialliset sidokset eivät hajoa. Joidenkin kuplien ainoa happi tulee liuenneesta ilmasta. Vetykaasua ei ole.
Muiden kiehuvien nesteiden kuplat
Jos keität muita nesteitä veden lisäksi, tapahtuu sama vaikutus. Alkukuplat koostuvat mahdollisista liuenneista kaasuista. Kun lämpötila lähenee nesteen kiehumispistettä, kuplat ovat aineen höyryfaasi.
Kiehuminen ilman kuplia
Vaikka voit keittää vettä ilman ilmakuplia yksinkertaisesti kiehuttamalla sen uudelleen, et pääse kiehumispisteeseen saamatta höyrykuplia. Tämä pätee muihin nesteisiin, mukaan lukien sulametallit. Tutkijat ovat löytäneet menetelmän kuplien muodostumisen estämiseksi. Menetelmä perustuu Leidenfrost vaikutus, joka näkyy ripottelemalla vesipisaroita kuumalle pannulle. Jos veden pinta on päällystetty erittäin hydrofobisella (vettä hylkivällä) materiaalilla, muodostuu höyryn tyyny, joka estää kuplimisen tai räjähtävän kiehumisen. Tekniikalla ei ole paljon käyttöä keittiössä, mutta sitä voidaan soveltaa muihin materiaaleihin, mikä vähentää potentiaalisesti pinnan vetämistä tai hallitsee metallin lämmitys- ja jäähdytysprosesseja.