Кипение

редактировать
Тип испарения; объемное явление.

Кипение - это быстрое испарение жидкости, которое происходит, когда жидкость нагревается до ее точки кипения, температура, при которой давление пара жидкости равно давлению, оказываемому на жидкость окружающей атмосферой. Существует два основных типа кипения: пузырьковое кипение, при котором в отдельных точках образуются маленькие пузырьки пара, и кипение с критическим тепловым потоком, при котором поверхность кипения нагревается выше определенной критической температуры и на поверхности образуется пленка пара. Переходное кипение - это промежуточная, нестабильная форма кипения с элементами обоих типов. Температура кипения воды составляет 100 ° C или 212 ° F, но ниже при пониженном атмосферном давлении на больших высотах.

Кипящая вода используется как способ сделать ее пригодной для питья, убивая микробы и вирусы, которые могут присутствовать. Чувствительность различных микроорганизмов к теплу различна. Но если вода выдерживается при температуре 100 ° C (212 ° F) в течение одной минуты, большинство микроорганизмов и вирусов инактивируются. Десяти минут при температуре 70 ° C (158 ° F) также достаточно для большинства бактерий.

Кипящая вода также используется в нескольких методах приготовления, включая кипячение, приготовление на пару и припуск.

Содержание

  • 1 Типы
    • 1.1 Зародыши
    • 1.2 Критический тепловой поток
    • 1.3 Переход
    • 1.4 Пленка
  • 2 Физика
    • 2.1 Дистилляция
  • 3 Использование
    • 3.1 Холодильное оборудование и кондиционирование воздуха
    • 3.2 Для приготовления питьевой воды
    • 3.3 При приготовлении пищи
    • 3.4 Кипячение в пакете
  • 4 Контраст с испарением
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки

Типы

Ядерное кипение

Ядерное кипение воды над горелкой кухонной плиты

Ядерное кипение характеризуется ростом пузырьков или лопаний на нагретой поверхности, которые поднимаются из отдельных точек на поверхности, температура которого ненамного превышает температуру жидкости. В общем, количество центров зародышеобразования увеличивается с увеличением температуры поверхности.

Неровная поверхность емкости для кипячения (например, повышенная шероховатость поверхности) или добавки к жидкости (например, поверхностно-активные вещества и / или наночастицы) способствуют пузырьковому кипению в более широком диапазоне температур, в то время как исключительно гладкая поверхность, например как пластик, поддается перегреву. В этих условиях нагретая жидкость может показывать задержку кипения, а температура может несколько превышать точку кипения без кипения.

Критический тепловой поток

Критический тепловой поток (CHF) описывает тепловой предел явления, при котором во время нагрева происходит фазовый переход (например, образование пузырьков на металлической поверхности, используемой для нагрева вода ), что внезапно снижает эффективность теплопередачи, вызывая локальный перегрев поверхности нагрева. Когда поверхность кипения нагревается выше критической температуры, на поверхности образуется пленка пара. Поскольку эта паровая пленка гораздо менее способна отводить тепло от поверхности, температура очень быстро повышается за пределами этой точки до перехода в режим кипения. Точка, в которой это происходит, зависит от характеристик кипящей жидкости и рассматриваемой поверхности нагрева.

Переход

Переходное кипение можно определить как нестабильное кипение, которое происходит при температурах поверхности между максимально достижимый при пузырьковом кипении и минимальный достижимый при пленочном кипении.

Образование пузырьков в нагретой жидкости - сложный физический процесс, который часто включает кавитацию и акустические эффекты, такие как шипение широкого спектра, которое можно услышать в чайник еще не нагрет до точки, при которой пузырьки выкипают на поверхности.

Пленка

Если поверхность, нагревающая жидкость, будет значительно горячее, чем жидкость, то произойдет пленочное кипение, при котором появится тонкий слой пара с низкой теплопроводностью, изолирует поверхность. Это состояние паровой пленки, изолирующей поверхность от жидкости, характеризует пленочное кипение.

Физика

Точка кипения элемента при заданном давлении является характерным атрибутом элемента. Это также верно для многих простых соединений, включая воду и простые спирты. После начала кипения и при условии, что кипение остается стабильным и давление остается постоянным, температура кипящей жидкости остается постоянной. Этот атрибут привел к принятию точки кипения в качестве определения 100 ° C.

Дистилляция

Смеси летучих жидкостей имеют температуру кипения, зависящую от этой смеси, производящей пар с постоянным составом смеси - смесь с постоянным кипением. Этот атрибут позволяет разделять или частично разделять смеси жидкостей путем кипячения и наиболее известен как средство отделения этанола от воды.

Использует

Охлаждение и кондиционирование воздуха

Большинство типов охлаждения и некоторые типы кондиционирования воздуха работают за счет сжатия газ, чтобы он стал жидкостью, а затем дать ему закипеть. Он поглощает тепло из окружающей среды, охлаждая холодильник или морозильник или охлаждая воздух, поступающий в здание. Типичные жидкости включают пропан, аммиак, углекислый газ или азот.

. Для приготовления питьевой воды

В качестве метода дезинфекции вода, доводящая ее до точки кипения при 100 ° C (212 ° F), является старейшим и наиболее эффективным способом, поскольку он не влияет на вкус, он эффективен, несмотря на наличие в нем загрязняющих веществ или частиц, и представляет собой одностадийный процесс который устраняет большинство микробов, вызывающих заболевания, связанные с кишечником. Температура кипения воды составляет 100 ° C (212 ° F) на уровне моря и при нормальном барометрическом давлении. В местах, где имеется надлежащая система очистки воды, она рекомендуется только в качестве метода экстренной очистки или для получения питьевой воды в пустыне или в сельской местности, поскольку она не может удалить химические токсины или примесей.

Уничтожение микроорганизмов путем кипячения следует кинетике первого порядка - при высоких температурах это достигается за меньшее время, а при более низких температурах - за большее время. Термочувствительность микроорганизмов варьируется, при 70 ° C (158 ° F), лямблии виды (вызывающие лямблиоз ) могут занять десять минут для полной инактивации, большинство кишечных микробов и Э. coli (гастроэнтерит ) занимает менее минуты; при температуре кипения Vibrio cholerae (холера ) занимает десять секунд, а вирус гепатита A (вызывает симптом желтухи ) - одну минуту. Кипячение не гарантирует уничтожения всех микроорганизмов; бактериальные споры Clostridium могут выжить при 100 ° C (212 ° F), но не переносятся водой или не влияют на кишечник. Таким образом, для здоровья человека полная стерилизация воды не требуется.

Традиционный совет кипячения воды в течение десяти минут в основном предназначен для дополнительной безопасности, поскольку микробы начинают уничтожаться при температурах выше 60 ° C (140 ° F) и доведение ее до точки кипения также является полезным показателем, который можно увидеть без помощи термометра, и к этому времени вода дезинфицируется. Хотя точка кипения снижается с увеличением высоты, этого недостаточно, чтобы повлиять на процесс дезинфекции.

При приготовлении

Варка макаронных изделий

Варка - это метод приготовление пищи в кипящей воде или других жидкостях на водной основе, таких как бульон или молоко. Варить - это слабое кипение, в то время как в варке варочная жидкость движется, но почти не пузырится.

Точка кипения воды обычно считается равной 100 ° C или 212 ° F. Давление и изменение состава жидкости могут изменить точку кипения жидкости. Приготовление на большой высоте обычно занимает больше времени, так как температура кипения является функцией атмосферного давления. На высоте около одной мили (1600 м) вода закипает примерно при 95 ° C или 203 ° F. В зависимости от типа блюд и высоты над уровнем моря кипящая вода может быть недостаточно горячей для правильного приготовления пищи. Точно так же повышение давления, как в скороварке , повышает температуру содержимого выше точки кипения на открытом воздухе.

Варка в пакете

Также известная как «кипячение в пакете», это включает нагревание или приготовление готовой пищи, запечатанной в толстом пластиковом пакете. Пакет с продуктами, часто замороженными, на определенное время опускают в кипящую воду. Полученные блюда можно приготовить с большим удобством, поскольку при этом не загрязняются кастрюли или сковороды. Такое питание доступно как для кемпинга, так и для домашнего питания.

Контраст с испарением

При любой заданной температуре все молекулы в жидкости не имеют одинаковой кинетической энергии. Некоторые частицы с высокой энергией на поверхности жидкости могут иметь достаточно энергии, чтобы избежать межмолекулярных сил притяжения жидкости и стать газом. Это называется испарением.

Испарение происходит только на поверхности, в то время как кипение происходит по всей жидкости. Когда жидкость достигает точки кипения, в ней образуются пузырьки газа, которые поднимаются на поверхность и вырываются в воздух. Этот процесс называется кипячением. Если кипящую жидкость нагреть сильнее, температура не повысится, но жидкость закипит быстрее.

Это различие относится исключительно к переходу от жидкости к газу; любой переход непосредственно от твердого вещества к газу всегда называется сублимацией независимо от того, находится ли он в точке кипения или нет.

См. Также

Ссылки

Wikimedia Commons имеет СМИ, относящиеся к Кипячение.
Найдите кипение в Викисловаре, бесплатном словаре.
Викиучебники Поваренная книга содержит рецепт / модуль на
Последняя правка сделана 2021-05-12 13:13:47
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте