Холодное кипение: пузырьки без горячей плиты

Автор материала: Яна Костова · EASYPhysics

Может ли вода кипеть при комнатной температуре? Уменьши давление в виртуальной колбе и отдели наблюдение из видео от численной модели.

Кипит — значит обжигает? Не спеши. В коротком видео Павла Виктора показаны колба, водопроводная вода и вакуумный насос. Ученик работает насосом, преподаватель описывает кипение при комнатной температуре. Чисел давления и показаний термометра в обработанном тексте видео нет; мы их не придумываем.

Как это объяснить? Пузырёк пара может расти внутри жидкости, когда давление насыщенного пара достаточно, чтобы противостоять окружающему давлению. Снижение внешнего давления снижает температуру кипения. Около 100 °C относится к чистой воде возле нормального атмосферного давления.

Сначала прогноз. Оставь воду при 20 °C и снижай давление от 101,325 кПа примерно до 2,33 кПа. Порог кипения модели опустится ниже 20 °C, появятся пузырьки пара. Около 2,34 кПа порог примерно равен 20 °C. Это расчёт IAPWS-IF97, а не измерения установки из видео.

Энергия из ничего не возникает. Для образования пара нужна энергия. При длительном кипении без нагревания вода расходовала бы внутреннюю энергию и охлаждалась. Наша маленькая модель показывает порог при выбранных условиях, а не полную работу насоса и охлаждение во времени.

Различай три явления. Испарение идёт с поверхности и возможно ниже температуры кипения. Кипение — рост паровых пузырьков внутри жидкости. Выход растворённого воздуха тоже даёт пузырьки, но сам по себе не доказывает кипение: нужны условия опыта.

Проверь обратный путь: подними давление при тех же 20 °C. Продолжится ли кипение? Объясни через новый порог. Потом открой лабораторию: давление, мощность и время нагревания — разные величины.

Это виртуальный опыт. Не откачивай воздух из обычной стеклянной посуды дома: нужна специальная вакуумная установка и надзор учителя.

Это наша интерпретация для понятного объяснения и наглядного восприятия. Есть видеооригинал — Павел Виктор, «Холодный кипяток». Спасибо за вопросы, после которых хочется проверять физику.

Проверь в виртуальной лаборатории →