Vaření je proces změny agregovaného stavu látky. Když mluvíme o vodě, máme na mysli změnu z kapaliny na páru. Je důležité si uvědomit, že varem není odpařování, ke kterému může dojít i při pokojové teplotě. Nezaměňujte také s varem, což je proces ohřevu vody na určitou teplotu. Nyní, když rozumíme konceptům, můžeme určit, při jaké teplotě se voda vaří.
Proces
Proces přeměny stavu agregace z kapalného na plynný je složitý. A ačkoli to lidé nevidí, existují 4 fáze:
- V první fázi se na dně vyhřívané nádoby tvoří malé bublinky. Mohou být také vidět po stranách nebo na hladině vody. Vznikají v důsledku expanze vzduchových bublin,které se vždy nacházejí v prasklinách nádoby, kde se ohřívá voda.
- Ve druhé fázi se objem bublin zvětšuje. Všechny začnou spěchat na povrch, protože uvnitř nich je nasycená pára, která je lehčí než voda. Se vzrůstající teplotou ohřevu roste tlak bublinek, které jsou díky známé Archimédově síle vytlačovány k povrchu. Charakteristický bublající zvuk je slyšet, jak se bubliny neustále roztahují a zmenšují.
- Ve třetí fázi je na povrchu vidět velké množství bublinek. To zpočátku vytváří ve vodě zákal. Tento proces se lidově nazývá „vaření bílého klíče“a trvá krátkou dobu.
- Ve čtvrté fázi se voda intenzivně vaří, na hladině se objevují velké praskající bubliny, je možné rozstřikování. Nejčastěji šplouchání znamená, že kapalina dosáhla maximální teploty. Z vody začne vycházet pára.
Je známo, že voda se vaří při teplotě 100 stupňů, což je možné pouze ve čtvrtém stupni.
Teplota páry
Pára je jedním ze skupenství vody. Když se dostane do vzduchu, pak na něj, stejně jako jiné plyny, vyvíjí určitý tlak. Během odpařování zůstává teplota páry a vody konstantní, dokud celá kapalina nezmění svůj stav agregace. Tento jev lze vysvětlit tím, že při varu je veškerá energie vynaložena na přeměnu vody na páru.
Na samém začátku varu vlhkosytá pára, která se po odpaření veškeré kapaliny stává suchou. Pokud její teplota začne převyšovat teplotu vody, pak je taková pára přehřátá a svými vlastnostmi se bude blížit plynu.
Vařící slaná voda
Je zajímavé vědět, při jaké teplotě vře voda s vysokým obsahem soli. Je známo, že by měla být vyšší díky obsahu iontů Na+ a Cl- ve složení, které zabírají plochu mezi molekulami vody. Toto chemické složení vody se solí se liší od obvyklé čerstvé kapaliny.
Faktem je, že ve slané vodě dochází k hydratační reakci - procesu připojování molekul vody k iontům soli. Vazba mezi molekulami sladké vody je slabší než ta, která se tvoří při hydrataci, takže vaření tekutiny s rozpuštěnou solí bude trvat déle. S rostoucí teplotou se molekuly ve vodě obsahující sůl pohybují rychleji, ale je jich méně, a proto ke srážkám mezi nimi dochází méně často. Výsledkem je, že se vyrábí méně páry a její tlak je tedy nižší než tlak páry sladké vody. Pro úplné odpaření je tedy potřeba více energie (teploty). V průměru je k uvaření jednoho litru vody obsahující 60 gramů soli nutné zvýšit bod varu vody o 10 % (tedy o 10 C).
Závislosti varu na tlaku
Je známo, že v horách bez ohledu na chemické složení vody bude bod varu nižší. To je způsobeno tím, že atmosférický tlak ve výšceníže. Za normální tlak se považuje 101,325 kPa. S ním je bod varu vody 100 stupňů Celsia. Pokud ale vylezete na horu, kde je tlak v průměru 40 kPa, tak se tam voda uvaří na 75,88 C. To ale neznamená, že vaření na horách zabere skoro polovinu času. Pro tepelné zpracování produktů je potřeba určitá teplota.
Předpokládá se, že ve výšce 500 metrů nad mořem bude voda vřít při 98,3 C a ve výšce 3000 metrů bude bod varu 90 C.
Všimněte si, že tento zákon funguje i v opačném směru. Pokud je kapalina umístěna do uzavřené baňky, kterou nemůže projít pára, pak se zvýšením teploty a tvorbou páry se tlak v této baňce zvýší a při vyšší teplotě dojde k varu za zvýšeného tlaku. Například při tlaku 490,3 kPa bude bod varu vody 151 C.
Vařící destilovaná voda
Destilovaná voda je čištěná voda bez jakýchkoliv nečistot. Často se používá pro lékařské nebo technické účely. Vzhledem k tomu, že v takové vodě nejsou žádné nečistoty, nepoužívá se k vaření. Je zajímavé, že destilovaná voda se vaří rychleji než běžná sladká voda, ale bod varu zůstává stejný - 100 stupňů. Rozdíl v době varu však bude minimální – jen zlomek sekundy.
V konvici
Často se lidé divípři jaké teplotě se voda v konvici vaří, protože právě tato zařízení používají k vaření kapaliny. S ohledem na skutečnost, že atmosférický tlak v bytě je stejný jako standardní a použitá voda neobsahuje soli a jiné nečistoty, které by tam neměly být, bude bod varu také standardní - 100 stupňů. Pokud ale voda obsahuje sůl, pak bude bod varu, jak již víme, vyšší.
Závěr
Nyní víte, při jaké teplotě voda vře a jak atmosférický tlak a složení kapaliny ovlivňují tento proces. Není v tom nic složitého a děti takové informace ve škole dostávají. Hlavní věc, kterou je třeba si zapamatovat, je, že se snižujícím se tlakem klesá i bod varu kapaliny, a když stoupá, také se zvyšuje.
Na internetu můžete najít mnoho různých tabulek, které udávají závislost bodu varu kapaliny na atmosférickém tlaku. Jsou dostupné všem a aktivně je využívají školáci, studenti a dokonce i učitelé v ústavech.
