原標題:爲什麼水在常壓下燒到100攝氏度,再加熱也不會升溫了呢?

你可能還不知道,我們平時說的多少“攝氏度”其實是根據水的冰點和沸點來制定的。

在1標準大氣壓下,水的冰點爲0攝氏度,沸點則爲100攝氏度,在其中間分成100等分,這樣就有了溫度的計量方式了。

當然,這不是唯一的溫度計量方式,但是不管溫度是怎麼計量的,也無論你在什麼地方加熱水,到達一定溫度後,它將不再升溫。

在常壓下,這個溫度是100攝氏度,爲什麼水達到這個溫度後就不會再升高了呢?

關於沸點

水是我們生活的必須品,把水燒開,它將開始沸騰,常識告訴我們這時候的水是100攝氏度,如果用物理學名詞表達就是達到了沸點。

水的沸點取決於氣壓,我們現在所說的100攝氏度就是在海平面水的沸點。如果在更高的氣壓下,燒開水的溫度將高於100℃,比如高壓鍋;同樣的,如果去往較低氣壓的地方,沸點的溫度就較低,在珠穆朗瑪峯上水的沸點差不多隻有70℃。

但是,無論沸點溫度是多少,當水達到沸點並開始產生水蒸氣時,溫度就停止上升。你可以添柴加火,水只會更猛烈地沸騰,更快地轉化爲蒸汽,但不會變得更燙。

這就很有趣了,爲什麼會這樣呢?爲什麼沸點和氣壓有關?只要我們瞭解了沸點的本質,就很容易理解了。

圖爲:在沸水中形成氣泡

蒸氣壓和大氣壓

當液體被加熱到沸點時,它會開始沸騰,這意味着液體在變成蒸汽,這種通過蒸發離開液體的分子與空氣分子碰撞時會產生向上的壓力,這種向上的推力叫做

蒸汽壓

而在液體上方,同樣有一個氣體壓力在影響着液體,在開放系統中,這個壓力叫做

大氣壓

而當液體的蒸汽壓等於施加在液體上的大氣壓時,就發生了從液態到氣態的變化,反過來說也就是達到了沸點。

圖爲:液體的蒸氣壓等於大氣壓達到沸點

大氣壓越大,液體沸騰所需的能量就越多,沸點也就越高。實際上,在沒有任何外部壓力的情況下,液體分子將隨意擴散,並從液態變爲氣態。

同樣的,蒸氣壓是由液體分子之間的力決定的,所以不同物質的蒸汽壓是不同的,換句話說沸點就不同。

另外,液體的蒸汽壓降低了大氣對液體施加的壓力,因此具有高蒸氣壓的液體沸點較低。而蒸汽壓可以通過加熱液體而增加,因爲加熱可以導致更多的分子進入大氣。

爲什麼達到沸點就不會再升溫?

達到沸點的液體會產生氣泡,這些氣泡也是由液體分子組成的,這些分子獲得了足夠的能量而變成氣態。

液體變成氣體需要能量,這些氣體上升進入更大的空間也會帶走能量,而達到沸點的液體意味着大氣壓已經無法“鎖定”熱量。

施加更多的熱量只會導致更多的液體變成氣體,因此,液體的溫度在達到沸點後保持恆定。

最後

事實上,在微觀層面上,沸水也可能存在較冷的區域。當蒸汽泡在熱源附近形成時,比如在鍋底,這些氣泡將水與熱量隔離開來。

別小看這種受熱不均,對家庭烹飪來說並不是什麼大事,但對於工業應用來說卻是一個重要的考慮因素。

同樣的,有時候常壓下超過100攝氏度的水也不會沸騰,比如微波水,這種熱水法也能夠克服水熱容器加熱不均勻的缺點。

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