Wird die Temperatur des Dampfes beim Kochen von Wasser auf einem Herd erheblich von der Temperatur des Brenners abhängen?
Argument von Person A: Sobald einzelne Wassermoleküle 100 ° C / 212 ° F erreichen, werden sie zu Dampf. Die Wassermoleküle im Topf sind < 100 ° C; Wassermoleküle in der Luft sind> 100 ° C. Im Allgemeinen besteht die einzige Möglichkeit, den Wasserdampf auf deutlich mehr als 100 ° C zu erwärmen, darin, den Wasserdampf einzufangen. In einer großen Küche steigt der Wasserdampf ziemlich schnell auf und wird ausreichend weit entfernt Der Brenner. Innerhalb der ersten paar Sekunden, in denen das Molekül Dampf wird, kann der Dampf immer noch nahe genug am Brenner sein, um etwas mehr als 100 ° C (101 ° C?) zu erreichen, aber im Allgemeinen sind die Wassermoleküle unabhängig von der Temperatur des Brenners entweicht bei 100 ° C und erreicht bei einem großen Raum keine Temperatur deutlich über 100 ° C.
Argument von Person B: Bei einem heißeren Brenner ist das Wasser im Topf heißer und infolgedessen das Wassermoleküle, die zu Dampf werden – und vom Boden des Topfes aufblasen – übertragen weniger Wärme auf das umgebende Wasser ay an die Spitze des Topfes und als heißeren Dampf verlassen.
Oder haben die Personen A und B nur ein schlechtes Verständnis der Physik?
Kommentare
- Person A ist korrekt. Unter normalen Bedingungen, wenn das Wasser seinen Siedepunkt erreicht, steigt seine Temperatur nicht weiter an und jede zusätzliche Wärme, die auf das Wasser übertragen wird, überwindet die latente Wärme .
- Sind Sie der Charles Woodson, der für das U of M gespielt, die Heisman Trophy gewonnen, für die Oakland Raiders gespielt und jetzt ein ESPN-Analyst ist?
- Wenn Sie “ Die Wassermoleküle in der Luft sind > 100C „, Sie meinen “ in der Luft im Allgemeinen “ oder “ in der Luft über dem kochenden Wasser „? Ich habe dies als erste Option interpretiert, was sich in meiner aktuellen Antwort widerspiegelt und gegebenenfalls korrigiert werden sollte.
- Der Dampf, der das Wasser verlässt, hat 100 ° C auf Meereshöhe. Bei einer anderen Höhe / einem anderen Druck wird es anders sein. Auch wenn die Flüssigkeit im Topf kein reines Wasser ist und andere flüchtige Substanzen enthält, ist ein möglicher azeotroper Siedepunkt die Temperatur des Dampfes. Wenn Sie Bier im Topf hätten, wäre das Wasser-Ethanol-Azeotrop etwa 78 ° C hoch die freie Luft auf ihrem Küchenherd. Bier hat auch ungefähr 5% Ethanol und das Wasser-Ethanol-Azeotrop ist 95% Ethanol-5% Wasser. Sie würden ‚ ein solches Azeotrop nicht lange nachweisen, da das Ethanol schnell abkochen würde.
Antwort
Sowohl A als auch B sind leicht falsch. Der „Siedepunkt“ von Wasser ist die Temperatur, bei der Dampf und Flüssigkeit im Gleichgewicht sind, und das Kochen eines Topfes Wasser auf dem Herd zeigt einen Mangel an Gleichgewicht an. Jede Dampfblase, die sich beim Aufsteigen aus dem Topfboden ausdehnt, sammelt Dampf aus der umgebenden Flüssigkeit an (wobei das Volumen nicht konstant bleibt).
A ist also falsch zu glauben, dass ein Gleichgewicht besteht. Temperaturanzeige im Kochtopf. Ein einzelnes Molekül kann nur an der Wasseroberfläche zu Dampf werden oder durch Arbeiten gegen Oberflächenspannung und Wasserdruck durch Vergrößern des Durchmessers einer Blase. Wenn die Arbeit erledigt ist und nicht kondensierter Wasserdampf übrig bleibt, muss dieser heißer als der „Siedepunkt“ gewesen sein.
Und wenn B nicht der Meinung ist, dass die Temperatur außerhalb des Topfes für die Bestimmung der Innentemperatur wichtig ist
Das Verdampfen von Wasser ist ein Kühlkörper, der das Metall mehr als kühlen kann. Es kann sein, dass eine höhere Außentemperatur ein Kochen mit vier Blasenströmen in ein ähnliches Kochen mit acht Blasenströmen verwandelt. Mehr Wärme garantiert keine höhere Temperatur, nur einen höheren Wärmefluss.
Was die „signifikant höhere“ Temperatur der Blasen betrifft, so ist ein Urteil erforderlich. Die Beobachtung, dass sich kleine Blasen beim Aufsteigen ausdehnen, bedeutet, dass dies der Fall ist Bedeutung, weil es beobachtbar ist.
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- Das Kochen ist noch komplizierter. Gute Zusammenfassung.
Antwort
Damit es zu einem Phasenwechsel von Flüssigkeit zu Dampf kommt, muss Wasser Geben Sie latente Wärme von 100 Grad Celsius frei. Ein heißerer Brenner erhöht die Latentwärmtemperatur von Wasserdampf beim Phasenwechsel (dem Siedepunkt) des Wassers nicht.
Wenn der Brenner jedoch groß genug ist, um den gesamten Raum zu heizen, und der Raum geschlossen ist, kann dies die Temperatur des bereits in der Luft befindlichen Wasserdampfs erhöhen, indem fühlbare Wärme vom Brenner an die Luft im Raum.
Mit steigender Raumtemperatur steigt der gesättigte Dampfdruck im Raum würde ebenfalls ansteigen und Wasserdampfmoleküle in der Luft würden sich mit größerer kinetischer Energie bewegen und ihre Temperatur erhöhen. Damit der Brenner die Temperatur des Wasserdampfs in der Umgebungsluft erhöhen kann, muss der Raum geschlossen werden. Andernfalls würde der Sättigungsdampfdruck nicht ansteigen und auch die Temperatur des Wasserdampfs nicht.
Antwort
Der Kochtopf von Wasser wirkt als Temperaturregler, sobald das Wasser zu kochen beginnt. Solange der Brenner keine zusätzlichen Mittel zur Wärmeübertragung in den Dampf über dem Wasser hat, steigt die Temperatur nicht an, sondern nimmt tatsächlich schnell ab, da Sie häufig Kondensation im oberen Teil des Topfes bemerken. P. >
Wenn Sie Dampf über 100 USD erzeugen möchten, müssen Sie mit einem anderen Brenner / einer anderen Heizung eine zusätzliche Heizung über dem Wasser anwenden.
Antwort
Person A hat im Wesentlichen Recht, mit der Ausnahme, dass die Wassermoleküle in der Luft nicht bei 100 ° C oder höher, aber bei Raumtemperatur, da sie (angeblich) im Gleichgewicht mit den anderen Luftkomponenten sind. Denken Sie daran, dass Wasser auch bei Raumtemperatur zu Dampf wird: dies Verdunstung lässt Pfützen auf dem Bürgersteig nach dem Regen verschwinden.
Unterstützende Person A sind Messungen, die in Küchenexperimenten a durchgeführt wurden > die die Wassertemperatur bestätigen Die Temperatur wird 100 ° C auch sehr nahe an der Unterseite nicht überschreiten.
Wenn Sie den Topf auf mindestens 200 ° C vorheizen und etwas Wasser hineinwerfen, erhalten Sie Leidenfrost-Effekt , dh die Tropfen schweben eine Weile über einem Dampfkissen. Mit mehr Wasser spritzt es mit Dampf herum, der teilweise über 100 ° C nahe genug an der heißen Oberfläche liegt.
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- Wie kann man sagen, dass die Wassermoleküle in der Luft nicht 100 ° C sind, wenn der aus dem Topf aufsteigende Dampf eindeutig noch nicht im Gleichgewicht mit der Umgebungsluft ist?
- Es wird auch keine Raumtemperatur haben, wie Sie leicht überprüfen können, indem Sie Ihre Hand direkt über einen kochenden Topf halten.
- Wiederholen: Mein Verständnis ist, dass OP die Luft im Allgemeinen „, nicht über dem kochenden Wasser; Nur sie können sagen, was sie meinten.
- @stafusa ‚ ist eigentlich ziemlich klar, was er meinte, weil er den Begriff Dampf „, nicht nur Dampf. Dampf bezieht sich in diesem Zusammenhang allgemein auf den sichtbaren feuchten (übersättigten) Dampf, den Sie über einen kochenden Topf erhalten.
li> Es ‚ ist eine Frage der Interpretation dessen, was er mit “ in der Luft meint “ div Mein Verständnis ist, dass er “ die Luft “ im Allgemeinen “ meinte, aber Selbst über der Oberfläche des kochenden Wassers wird es ‚ nicht über 100 ° C.