Холодне кипіння: бульбашки без гарячої плити

Автор матеріалу: Яна Костова · EASYPhysics

Чи може вода кипіти при кімнатній температурі? Зменш тиск у віртуальній колбі та розділи побачене у відео й числову модель.

Кипить — отже обпікає? Не поспішай. У короткому відео Павла Віктора показано колбу, водопровідну воду й вакуумний насос. Учень працює насосом, а викладач описує явище як кипіння при кімнатній температурі. Числових показань тиску та термометра в опрацьованому тексті відео немає; ми їх не вигадуємо.

Що пояснює дослід? Бульбашка пари може рости всередині рідини, коли тиск насиченої пари достатній, щоб протидіяти навколишньому тиску. Зниження зовнішнього тиску знижує температуру кипіння. Тому 100 °C — приблизний поріг чистої води лише біля нормального атмосферного тиску.

Спочатку прогноз: залиш воду при 20 °C, а тиск зменшуй від 101,325 кПа до приблизно 2,33 кПа. У моделі поріг кипіння опуститься нижче 20 °C — з’являться бульбашки пари. Біля 2,34 кПа поріг близький до 20 °C. Це розрахунок IAPWS-IF97, а не вимірювання установки з відео.

Чому вода не отримала енергію з нічого? Утворення пари потребує енергії. Якщо довго підтримувати низький тиск без нагрівання, вода витрачатиме внутрішню енергію та охолоджуватиметься; умови зміняться. Наша маленька модель показує лише поріг для обраних тиску й температури, а не повну роботу насоса та охолодження з часом.

Не плутай три явища. Випаровування відбувається з поверхні й можливе нижче температури кипіння. Кипіння — ріст парових бульбашок у рідині. Виділення розчиненого повітря теж дає бульбашки, але саме по собі ще не доводить кипіння. Треба знати умови досліду.

Перевір зворотний шлях: підніми тиск, не змінюючи 20 °C. Чи лишиться вода киплячою? Поясни відповідь через новий поріг. Потім відкрий лабораторію й порівняй тиск, потужність та час нагрівання — це різні керувальні величини.

Це віртуальний дослід. Не відкачуй повітря зі звичайного скла вдома: вакуумні установки потребують спеціального обладнання та нагляду вчителя.

Це наша навчальна інтерпретація для легкого розуміння й візуального сприйняття. Є відеооригінал — Павло Віктор, «Холодный кипяток». Дякуємо за запитання, після яких хочеться перевіряти фізику.

Перевір у віртуальній лабораторії →