Просто о сложном: все о кипении воды в чайнике, температуре и других нюансах процесса
Кипячение воды в чайнике – насущное ежедневное занятие. Однако далеко не каждый знает, от чего зависит температура закипания, сколько времени понадобится, чтобы в тех или иных условиях довести чайник до нее и каковы причины возникающих при этом различных неполадок.
Рассмотрим детально основные аспекты этого процесса: какова температура кипения воды в чайнике, от чего зависит закипание жидкости и т.д.
От чего зависит закипание в домашних и других условиях?
Кипением называется усиленное образование пара в массе и на поверхности воды.
Однако традиционное испарение вещества происходит при любых условиях. Закипание же происходит только по достижении определенных условий – температуры и внешнего давления.
Например, для воды в нормальных условиях (760 мм. рт. ст.) этот показатель равняется 100С. С другой стороны, он легко изменяется. Кроме того, на точку кипения влияют различные, растворенные в воде примеси. В большинстве случаев это соли – естественные, придающие жесткость, либо искусственно добавленные, например, пищевая поваренная.
Отметка в 100С – приведена для дистиллированной H2O в нормальных условиях. Стандартно используемая вода – из водопровода, ручья, озера, колодца и т. д. – в действительности является водным раствором различных солей. Поэтому температура ее закипания несколько выше справочного значения.
На существенных возвышенностях, ввиду падения атмосферного давления, кипение начинается раньше. Однако процесс варения – как способ приготовления пищи – не становится быстрее, а, напротив, возрастает и становится затрудненным.
Каждые 300 метров подъема от уровня моря снижают точку закипания на один градус. Альпинисты знают, что высоко в горах котелок закипает при 85-90С и даже ниже.
При скольки градусах закипает?
Независимо от типа используемого прибора в нормальных условиях вода закипает при следующих значениях температуры (в наиболее распространенных единицах измерения):
| Цельсия, 0С | Фаренгейта, 0F | Кельвина, К |
| 100 | 212 | 373,15 |
Однако следует учесть, что в различных приборах, несмотря на одинаковую точку закипания, время для достижения процесса все же различное.
Как с уменьшением давления снижается температура закипания, так с увеличением она возрастает. Этот принцип нашел практическое применение в кухонных приборах – скороварках.
Показатель кипения в них достигает рекордных для повседневных условий – 120-130С. Это позволяет ускорить процесс готовки пищи (в противоположность горной местности – когда кипит, но не варится).
За какое время?
Время закипания жидкости зависит сразу от нескольких факторов:
Обычный 2-х-литровый чайник на газовой конфорке справится с задачей в среднем за 15 минут. Стандартная электрическая модель потратит на эту процедуру примерно такой же период времени. Более совершенный электрочайник с мощной нагревательной встроенной поверхностью вскипит за 3-5 минут.
Современные водонагревательные приборы, такие как, кулеры, превращают холодную воду в кипяток мгновенно. Благодаря им чай, кофе и другой горячий напиток можно получить моментально.
Как определить, что H2O начинает кипеть?
Существует несколько способов проверить, что вода в чайнике вот-вот начнет кипеть:
Какова t пара кипящей жидкости?
Образующийся во время кипения чайника пар имеет одинаковую температуру с кипящей водой. Так как вся энергия в этом процессе направлена именно на его превращение.
Поэтому пока вся жидкость не испарится, нагрев пара останется на одинаковом с ней уровне. При этом пар может получить дополнительную энергию, а значит, и повысить температуру, но только в замкнутом пространстве, например, в скороварке.
Факты и причины
С кипячением воды иногда возникают сложности и вопросы:
Почему иногда подпрыгивает крышка?
В некоторых случаях крышка чайника подпрыгивает во время кипения в нем воды.
Причин этому бывает несколько:
Вода сразу же перестает кипеть?
Процесс кипения динамичен – требует постоянного подвода энергии для поддержки заданной температуры.
Электрический чайник не доводит влагу до кипения?
Причин того, почему электрический чайник выключается, не доводя воду до кипения, может быть несколько:
Кроме того, если используется стандартный чайник, причиной того, почему вода в нем нагревается, но никак не может закипеть, является неисправность самого электронагревательного прибора.
Заключение
Закипание воды в чайнике зависит прежде всего от атмосферного давления и наличия растворенных солей. Стандартно кипение происходит при 100С. На время закипания влияет объем, свойства материала и характеристики конструкции емкости, тип и мощность нагревательного элемента.
Перед закипанием шум затихает, а пузыри увеличиваются в размере и достигают поверхности. При этом пар, образующийся из чайника, имеет одинаковую с кипящей водой температуру.
Признаки и показатели, или как понять, что вода закипела
С чего начинается кипение?
Кипение – это процесс перехода воды из жидкого состояния в газообразное.
Для получения кипятка потребуется источник тепла. Это может быть разогретая плита или открытое пламя.
Из спокойного состояния поверхность жидкости переходит в более подвижное. Если посуда прозрачная, можно заметить появление парового налета. Он находится над поверхностью воды.
Как определить, что вода начинает кипеть, когда это происходит? Процесс кипения начинается тогда, когда давление пара, вырабатываемого над поверхностью воды, становится равным внешнему давлению. Каждое вещество имеет свою температуру при закипании. Для воды это 100 градусов по шкале Цельсия.
Однако, из этого правила существует исключение. Если атмосферное давление в окружающей среде ниже среднего (т.е. 760 мм ртутного столба), то кипение может начаться при более низкой температуре. Чтобы вскипятить воду на высоте 4500-5000 метров над уровнем моря, достаточно нагреть ее до 83 градусов.
В лабораторных условиях ученые добились закипания при температуре замерзания. Для этого пришлось понизить уровень атмосферного давления до 4,5 мм ртутного столба.
Как выглядит кипящая H2O?
Как узнать, что вода начала кипеть? Во время закипания воды ее поверхность начинает покрываться все большим количеством пузырьков.
При более долгом нахождении на источнике тепла этот процесс становится более бурным. Пузырьки начинают все более увеличиваться в размерах, это сопровождается бурлением поверхности.
Интересный факт: даже если вода будет находиться на огне в состоянии кипения в течение долгого времени, она будет выкипать, пока полностью не испарится. При этом ее температура не увеличится.
H2O, которая была доведена до кипения и сразу снята с огня, не всегда будет считаться безопасной для потребления. Чтобы избавиться от вредных микроорганизмов, емкость с кипящей водой следует держать на огне в течение 10 минут. Только после этого можно быть уверенным в ее стерильности.
В чайнике
Вода, находящаяся в чайнике на огне или плитке, по мере нагревания начинает издавать характерное потрескивание, которое сменяется шипением. На смену ему приходит слабый шум, сопровождающийся выделением пара через носик чайника. Это говорит о том, что вода закипела.
Воду сразу снимать с огня не следует, для стерилизации ее необходимо кипятить 10-15 минут. После этого чайник можно убрать с плиты.
В кастрюле
Кастрюля, в отличие от чайника, более удобна в плане наблюдения за процессом закипания. Здесь своими глазами возможно увидеть все стадии кипения:
Что нельзя считать закипанием?
За кипение очень часто выдают процесс выделения пара, который считается его предшественником. Он называется испарением, при нем мельчайшие молекулы воды покидают ее и оседают на стенках сосуда. Характерные пузыри пара можно наблюдать только при кипении.
Заключение
Кипение воды – это довольно интересный процесс, позволяющий сделать ее безопасной для потребления. Он должен продолжаться не менее 10 минут для истребления вредоносных микроорганизмов.
Температура кипения, как считают многие, не является постоянной и зависит от атмосферного давления. Время закипания можно сократить, применяя кастрюлю меньшего размера либо увеличивая огонь на плите.
Стадии кипения воды
На начальной стадии пузырьки на дне появились при температуре 55 градусов.
«Крабий глаз» – самая первая стадия. Она наступает, когда отдельные довольно крупные пузырьки воздуха начинают отрываться от дна чайника и подниматься на поверхность воды. При этом можно услышать как бы легкое потрескивание. Температура воды – примерно 70-80°С (77°С).
«Рыбий глаз» – следующая, более короткая стадия. Со дна чайника поднимаются более мелкие пузырьки воздуха. Потрескивание становится чаще и сливается в легкий шум. Температура примерно 80-85°С (83°С)
«Жемчужные нити». От дна чайника к поверхности тянутся ниточки из маленьких пузырьков, действительно похожие на жемчуг. Шум немного меняется и становится как бы глуше. Температура при этом около 85-92°С (83°C)
«Шум ветра в соснах». Эту стадию трудно поймать, она совсем короткая. Меняется звук кипения.
До пятой стадии обычно дело не доходят, т.к такая вода считается уже старой и для чая не используется.
Это стадия «Бурные валы». Вода бурлит, это уже крутой кипяток с температурой почти 100°С (98°С).
А теперь давайте подытожим сказанное. Первая стадия (пузырьки на дне чайника) – «рачий глаз»; вторая стадия (вода «пощелкивает» и пузырьки бегут вверх) – «рыбий глаз»; третья стадия (меняется тон закипевшей воды) – «шум ветра в соснах». Кипячение воды следует сразу прекратить, как только послышится этот «шум ветра», поскольку последующее бурное бульканье означает «смерть воды»
Китайцы подчеркивают, что долгое кипячение разрушает «жизненную силу воды».
Англичане, в свою очередь поясняют, что для хорошего заваривания чая требуется большое содержание в воде кислорода, а он с началом бурного кипения быстро улетучивается.
По каким признакам и как можно понять, что вода в кастрюле закипает?
Вскипание воды в кастрюле зависит от ряда условий. Играет роль вид источника ее нагревания. Она начинает кипеть при одной температуре, если находится на газовой или электрической плите.
Но для ее вскипания в данных случаях требуется разное количество времени. Процесс закипания можно ускорять разными способами. Определить, что вода начинает закипать, можно по целому ряду признаков.
О том, как понять, что вода закипает в кастрюле, читайте в статье.
От чего зависит вскипание жидкости?
Закипание жидкости напрямую зависит от температуры. Чем сильнее нагревается емкость, тем интенсивнее прогревается содержимое внутри нее.
За счет этого вода быстрее вскипает, достигнув температуры кипения.
Вскипание также зависит от давления воздуха, которое оказывается на поверхность. Если оно падает, то и температура закипания снижается. Вскипание наступает быстрее. Если давление увеличивается, то и температура вскипания уменьшается. Для закипания потребуется большее температурное воздействие.
Вскипание зависит также от диаметра дна кастрюли. Чем оно больше, тем скорее содержимое закипит внутри нее.
Многое зависит от вида применяемого источника нагревания. Вода вскипает через разный временной промежуток, если для ее нагрева используется газовая или электрическая плита.
При скольки градусах вскипает?
На газовой плите вода в таре для варки закипает что с открытой, что с закрытой крышкой при одном и том же температурном значении. Она составляет 100 С.
Его молекулы не улетучиваются и не уносят энергию, которая была затрачена на нагрев. Она возвращается обратно в воду, и она быстрее достигает 100 С, после чего начинает кипеть.
При открытой крышке молекулы воздуха активно улетучиваются в помещение. Водная поверхность быстрее теряет энергию, идущую на ее нагрев.
Она не возвращается обратно в нее. Из-за этого она дольше достигает температуры в 100 С.
Вода закипает в таре на электроплите что с открытой, что с закрытой крышкой при 100 С. Как и в случае с газовой плитой играет роль не разный температурный показатель кипения воды, а теплообмен.
При закрытой крышке пар над водой интенсивнее передает ей энергию. Она быстрее достигает 100-градусного значения. При открытой крышке теплообмен низкий. Большая часть энергии улетучивается в пространство.
Сколько по времени занимает процесс на газовой плите, электроплите?
На закипание воды в емкости, греющейся на газу и электроплите, уходит разное количество времени. Пол-литра вскипает в таре на газовой плите примерно за 3 минуты.
На кипячение литра уходит чуть больше времени. Обычно вскипание начинается через 5 минут.
Как ускорить?
Чтобы в емкости быстрее образовался кипяток, можно использовать следующие способы:
Соль не ускоряет закипание воды. Она лишь вызывает кратковременный эффект появления пузырьков в ней. Особенно это видно при добавлении соли в уже сильно нагретую воду. Но на время ее закипания это не влияет.
Как определить, что скоро закипит?
Незадолго до начала кипения на дне емкости начинают появляться мелкие пузырьки, наполненные воздухом. С каждой секундой их становится все больше.
Они возникают по всему дну емкости. Также они появляются на части боковых стенок тары. Особенно на участках, расположенных близко ко дну емкости.
Как выглядит кипящая H2O?
Кипяток очень подвижен. На дне тары постоянно образуются крупные пузырьки. Они поднимаются вверх в виде вертикальных столбцов.
На поверхности они быстро лопаются. Некоторые из них какое-то время плавают на поверхности, соединяясь с другими пузырями и лопаясь.
Кипяток в кастрюле бурлит. Над ним непрерывно возникают столбы пара.
Какова температура пара и емкости?
Пар, формирующийся над кипящей водной поверхностью, хорошо проводит тепло. Он нагревается до 100 С. Но такая его температура только у самой водной поверхности. После выделения на поверхность пар стремительно охлаждается. Его градусы падают. Чем дальше от кипящей поверхности, тем меньше градусов становится у пара.
Если у емкости толстые стенки, то ей для закипания воды внутри нее нужен нагрев чуть более 100 С. Она может разогреться и до 110 С, прежде чем содержимое внутри нее начнет кипеть.
Заключение
Кипение жидкости в посуде для варки зависит от температуры и давления. Она закипает при нормальном давлении при 100 С, если кипятится на газовой или электрической плите. Наличие крышки ускоряет время начала кипения.
Вода в таре на газу закипает быстрее, чем на электроплите. Предвестниками кипения являются мелкие пузырьки, формирующиеся на дне кастрюли. Кипяток активно бурлит, а над его поверхностью непрерывно образуется пар.
При кипении дно посуды нагрето до 100 С. Если процесс длительный, то посуда перегревается свыше 100 С. Температура пара над поверхностью составляет 100 С.
Ускоряет ли соль кипение воды и другие мифы о пузырьках
Почему варить пасту в Гималаях вы будете вечно? Правда ли, что лучше кипятить холодную воду, а не горячую? Всю правду о кипении нам рассказал основатель телеграм-канала Food and Science Всеволод Остахнович.
Иногда такая простая вещь, как кастрюля с водой, может преподнести неожиданно много проблем. Особенно, если вы выльете её кому-то на голову зимой в Оймяконе. Шутки шутками, но не зря же говорят про плохого повара, что он даже воду вскипятить не может.
Вся правда об испарении
В обычном состоянии молекулы воды связаны друг с другом. Лишь самые быстрые из них, чья энергия выше остальных, умудряются улетать из кастрюли. Это называется испарение. Оно, кстати, происходит не только с поверхности, но и в объеме жидкости.
Вода всегда содержит в себе растворенный воздух. В результате увеличения температуры его растворимость уменьшается, и он стремится наверх. Когда его давление становится равно или выше атмосферного давления, происходит кипение. И мы видим, как десятки, а затем сотни маленьких пузырьков устремляются наверх.
Обычно вода кипит при температуре 100 °С. Но это «обычно» для каждого своё. В Гималаях, например, вода кипит при 70 °С. Пониженное атмосферное давление в горах означает, что молекулам воды нужно меньше энергии, т.е. тепла, чтобы испариться. Поэтому пытаться размягчить бобы или отварить пасту на высоте – медленное самоубийство.
Но если вы взяли с собой скороварку, то вы снова в игре. Ни одна приличная горная семья не обходится без этого устройства. Принцип его работы прост: герметичная крышка не позволяет образовавшемуся пару ускользнуть. Оставаясь внутри, он увеличивает давление на жидкость, поэтому молекулам нужно больше энергии, чтобы закипеть. Так средняя скороварка или автоклав, который работает по той же схеме, в среднем увеличивает температуру закипания воды на 20 °С. Независимо от того, готовите вы свое рагу в горах, на плато или в пещере.
Таким образом, температура кипения воды определяется давлением окружающей среды. Чем оно ниже, тем при более низкой температуре закипает жидкость, и наоборот. Кстати, профессиональные повара, путешествуя по миру со своими блюдами, всегда делают поправку на высоту над уровнем моря.
Вам крышка
Идею с созданием внутреннего давления можно использовать, даже когда хочешь просто вскипятить воды летом. Обычная крышка на кастрюле позволит вам помыться немного быстрее – с ней вода будет горячее в среднем на 12 °С.
Но не всё так просто. Вселенной есть, чем удивить вас, уважаемые повара. Допустим, вы решили сварганить рагу в духовом шкафу. Выставляем температуру на 140 °С, засовываем гусятницу внутрь, сидим и спокойно наслаждаемся воскресным утром на кухне. В конце концом, температура внутри блюда должна дойти до 100 °С, верно? Нет. Все дело в испарительном охлаждении. Молекулам при испарении требуется огромное количество энергии, которую они попросту забирают у самой жидкости, охлаждая её. Поэтому рагу в открытой посуде в духовке дойдет примерно до 85 °С. Но есть и хорошие новости: это оптимальная температура для приготовления такого блюда.
Мифы о кипячении
1. Холодная вода закипает быстрее горячей
Абсолютно неверно. Скорость нагревания зависит от разницы начальной температуры и окружающей (например, огня конфорки), поэтому холодной воде сначала нужно добрать градусов для разогрева, а значит она будет закипать дольше.
Но всё равно лучше использовать холодную воду, поскольку в ней содержится меньше растворенных солей из муниципальных труб и посторонних ароматов.
2. Соль повышает температуру кипения
В принципе, да, но на кухне этим значением в доли градуса можно пренебречь. Чтобы повысить температуру на один градус по Цельсию, необходимо будет растворить больше 100 граммов соли. А это означает очень соленые пельмени.
«Но, погодите, я же сам видел, как вода начинает активнее бурлить, если подкинуть немного соли перед её закипанием. Значит, всё-таки есть какой-то эффект?». Есть, но только не реальный эффект, а его видимость. Внутри любого сотейника всегда есть какие-то царапинки. Именно эти неровности становятся местом зарождения пузыриков. По-научному, местами нуклеации или начальными зародышами паровой фазы. Кристаллы соли, попадая в воду, формируют сотни таких участков, которые и позволяют пузырькам быстрее убегать, создавая иллюзию мгновенного закипания.
То же самое происходит и в бокале шампанского. Тоненький ручеек, который мы так часто видим, льющимся со дна бокала – это 100% какая-то микроскопическая песчинка или неоднородность. Хотя всегда остаётся шанс, что вы просто решили вскипятить свой аперитив.
3. Кстати, об алкоголе. Говорят, что он полностью улетучивается при приготовлении
Да, температура его кипения 78 °С, поэтому многие предполагают, что он испарится раньше, чем закипит вода. Но это неверно, ведь он разбавлен в вашем блюде, смеси не ведут себя также, как чистые вещества. Даже после трёх часов на огне при температуре свыше 80 °С, около 5% алкоголя всё же останется. А если блюдо готовить в узком и высоком сотейнике при низкой температуре с закрытой крышкой, то содержание алкоголя в финале может повыситься до 49%. Хотя, надеюсь, что это не ваш стиль готовки.
4. Кипятить одну и ту же воду в чайнике дважды нельзя, потому что образуется тяжёлая вода
Этот миф из советского ядерного прошлого. Что же такое тяжёлая вода? Это вода, в состав которой входит дейтерий — тяжёлый водород — из-за чего её так и назвали. Получается она при электролизе, т.е. при прохождении через неё тока.
Открыта была в 1932 году, кому-то принесла Нобелевскую премию, использовалась в ядерных реакторах. Возможно, эта связь именно отсюда.
Но чтобы получить 1 литр тяжёлой воды, в чайник нужно будет налить 2,1•10 в 30 степени тонн воды. Это в 300 миллионов раз превышает массу Земли.
Нелогичная наука
Когда уже кажется, что всё понятно, на сцену выходит эффект Лейденфроста. Несмотря на «холодную» фамилию, вклад Иоганна Готлоба связан с нагретыми поверхностями.
Благодаря его «Трактату о некоторых свойствах обыкновенной воды» на свет появился однофамильный эффект Лейденфроста. Оказывается, если капля воды попадет на очень горячую поверхность, то пар, который незамедлительно образуется, окутает её, буквально поднимет над поверхностью и будет катать по всей сковороде.
Самое интересное, что, несмотря на температуру, такая капля будет испаряться дольше своих более холодных собратьев, потому что пар будет выступать изолятором и ограждать этот кусочек воды от накаленной поверхности. Чудеса в сковороде!
Особенно круто этот эффект работает в паре с молоком. Налейте его слишком рано, и вам обеспечен слой пригоревших белков, но стоит разогреть сотейник посильнее, и эффект Лейденфроста поможет молоку не пригореть. И ваша гречневая каша будет радовать вас еще неделю.
