为什么水在常压下烧到100摄氏度,再加热也不会升温了呢?
原标题:为什么水在常压下烧到100摄氏度 , 再加热也不会升温了呢?
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你可能还不知道 , 我们平时说的多少“摄氏度”其实是根据水的冰点和沸点来制定的 。
在1标准大气压下 , 水的冰点为0摄氏度 , 沸点则为100摄氏度 , 在其中间分成100等分 , 这样就有了温度的计量方式了 。
当然 , 这不是唯一的温度计量方式 , 但是不管温度是怎么计量的 , 也无论你在什么地方加热水 , 到达一定温度后 , 它将不再升温 。
在常压下 , 这个温度是100摄氏度 , 为什么水达到这个温度后就不会再升高了呢?
关于沸点
水是我们生活的必须品 , 把水烧开 , 它将开始沸腾 , 常识告诉我们这时候的水是100摄氏度 , 如果用物理学名词表达就是达到了沸点 。
水的沸点取决于气压 , 我们现在所说的100摄氏度就是在海平面水的沸点 。 如果在更高的气压下 , 烧开水的温度将高于100℃ , 比如高压锅;同样的 , 如果去往较低气压的地方 , 沸点的温度就较低 , 在珠穆朗玛峰上水的沸点差不多只有70℃ 。
但是 , 无论沸点温度是多少 , 当水达到沸点并开始产生水蒸气时 , 温度就停止上升 。 你可以添柴加火 , 水只会更猛烈地沸腾 , 更快地转化为蒸汽 , 但不会变得更烫 。
这就很有趣了 , 为什么会这样呢?为什么沸点和气压有关?只要我们了解了沸点的本质 , 就很容易理解了 。
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图为:在沸水中形成气泡
蒸气压和大气压
当液体被加热到沸点时 , 它会开始沸腾 , 这意味着液体在变成蒸汽 , 这种通过蒸发离开液体的分子与空气分子碰撞时会产生向上的压力 , 这种向上的推力叫做
蒸汽压
。
而在液体上方 , 同样有一个气体压力在影响着液体 , 在开放系统中 , 这个压力叫做
大气压
。
而当液体的蒸汽压等于施加在液体上的大气压时 , 就发生了从液态到气态的变化 , 反过来说也就是达到了沸点 。
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图为:液体的蒸气压等于大气压达到沸点
大气压越大 , 液体沸腾所需的能量就越多 , 沸点也就越高 。 实际上 , 在没有任何外部压力的情况下 , 液体分子将随意扩散 , 并从液态变为气态 。
同样的 , 蒸气压是由液体分子之间的力决定的 , 所以不同物质的蒸汽压是不同的 , 换句话说沸点就不同 。
另外 , 液体的蒸汽压降低了大气对液体施加的压力 , 因此具有高蒸气压的液体沸点较低 。 而蒸汽压可以通过加热液体而增加 , 因为加热可以导致更多的分子进入大气 。
为什么达到沸点就不会再升温?
达到沸点的液体会产生气泡 , 这些气泡也是由液体分子组成的 , 这些分子获得了足够的能量而变成气态 。
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液体变成气体需要能量 , 这些气体上升进入更大的空间也会带走能量 , 而达到沸点的液体意味着大气压已经无法“锁定”热量 。
施加更多的热量只会导致更多的液体变成气体 , 因此 , 液体的温度在达到沸点后保持恒定 。
最后
事实上 , 在微观层面上 , 沸水也可能存在较冷的区域 。 当蒸汽泡在热源附近形成时 , 比如在锅底 , 这些气泡将水与热量隔离开来 。
别小看这种受热不均 , 对家庭烹饪来说并不是什么大事 , 但对于工业应用来说却是一个重要的考虑因素 。
【为什么水在常压下烧到100摄氏度,再加热也不会升温了呢?】同样的 , 有时候常压下超过100摄氏度的水也不会沸腾 , 比如微波水 , 这种热水法也能够克服水热容器加热不均匀的缺点 。
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