在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,純凈的水沸騰時的溫度為100℃.而人的正常體溫是37℃左右,也就是說40℃左右的水我們基本沒有特別明顯的感覺,50℃感覺有些燙了,90℃的水肯定燙手了.那沸騰的水是不是一定有100℃呢?我們可以做以下幾個實驗.
實驗1
1.在鍋里放入適量的水,并加鹽攪拌,然后放在燃?xì)庠钌霞訜嶂练序v.
2.在玻璃牛奶瓶內(nèi)加入半杯水,放入鹽水鍋里.等水沸騰后,戴上隔熱手套把瓶子取出來,立即蓋上蓋子.
3.把玻璃牛奶瓶倒扣在桌子上,等水停止沸騰后,在瓶底上面放些冰塊,這時你會看到水又開始沸騰了.把水倒出來,用手摸一摸,真的沒有想象的那么燙.
破解奧秘:當(dāng)把冰塊放在瓶底時,瓶底溫度降低,因此瓶里的水蒸氣凝結(jié)成了小水滴.而牛奶玻璃瓶放在鍋里時,里面的空氣受熱膨脹,已經(jīng)跑出去了一部分,所以,現(xiàn)在牛奶瓶里的氣壓要比之前低很多.氣壓低的時候,水的沸點也會降低.所以,雖然水又重新沸騰,但它的溫度已經(jīng)沒有那么高了.
實驗2
1.往燒瓶中注入適量的水,用酒精燈加熱沸騰.
2.停止加熱,水就停止沸騰了,冷卻一會兒,用抽氣機向外抽氣,水又會沸騰.把水倒出來,用手摸一摸,真的沒有想象的那么燙.
破解奧秘:當(dāng)用抽氣機向外抽氣時,水面氣壓降低,水的沸點也會降低.所以,雖然水又重新沸騰,但它的溫度已經(jīng)沒有那么高了.
這兩個實驗說明水的沸點與氣壓有關(guān),因為液體的表面由于液體分子不斷逸出而存在表面蒸氣壓,當(dāng)溫度升高,表面蒸氣壓逐漸升高,當(dāng)蒸氣壓等于外部氣壓時,液體沸騰.沸點就是特指液體的表面蒸氣壓等于外界氣壓時的溫度.只要我們能把氣壓降到足夠低,就能保證沸水一定不燙手.
大氣壓與海拔高度有關(guān),高度越高,氣壓越低.所以當(dāng)你到高山或高空去燒水時,情況就不同了.盡管也把水燒沸騰了,但它并不一定燙手.在海拔5000米的高度上,大氣壓力只有0.05兆帕,相應(yīng)的水的沸點為82℃.當(dāng)我們處在世界最高的珠穆朗瑪峰8848米的高度時,那里的大氣壓力大約只有0.03兆帕,相應(yīng)的水的沸點約為69℃.如果坐氣球升到幾萬米高度去燒水,那里的大氣壓力低到只有0.015兆帕,水的沸點只有11℃.那里“開水”的溫度,比地面上冷水的溫度還要低.因此,在高山上會出現(xiàn)許多怪現(xiàn)象:“開水”不燙手、雞蛋煮不熟、開水不消毒.所以,登山運動員在山上燒水、煮飯就必須要用高壓鍋.
還有一個關(guān)于沸水不燙手的現(xiàn)象:水開了,從爐子上把開水壺提起來,你敢不敢用手摸摸壺底,你不要猶豫,迅速地把手伸到壺底,一定會感到驚奇,壺底并不燙手.你遲疑不定,過了一會才把手伸到壺底,這時,反而會燙手.有人說,這是因為水對流的緣故.靠近壺底的水,接收了爐火傳來的熱,就向上對流,把熱給帶走了.這種說法對嗎?開水開了的時候,壺內(nèi)的水都已經(jīng)達到了沸點,上下溫度一樣,水的對流不再起作用.說壺底不燙是由于對流的緣故,顯然是錯誤的.我們來分析一下壺底以及靠近壺底的水有什么特別的地方,就能找出準(zhǔn)確的答案.壺底是產(chǎn)生氣泡最多的地方,也就是水的汽化最集中的地方.在壺底附近,水開以后,大量的水變?yōu)樗魵猓淮畾馀萆仙?,才使水沸騰起來.
水在汽化的時候要吸熱.1克100攝氏度的水汽化時要吸熱539卡,大量的水汽化,吸走了大量的熱,在水壺離開火爐以后的那一會兒,水的汽化仍在進行,所以繼續(xù)吸收熱量,暫時降低了壺底的溫度,這時的壺底就不怎么燙手.
你在做實驗的時候可以注意一下,開水沸騰激烈的時候,壺底不燙手的現(xiàn)象就很明顯;開水停止沸騰,不再冒氣泡以后,壺里的水溫上下都相同,壺底就燙手了.