Kommer ångtemperaturen att variera avsevärt med brännarens temperatur när du kokar vatten på en spis?
Person A: s argument: Så när enskilda vattenmolekyler når 100C / 212F, blir de ånga. Vattenmolekylerna i potten är < 100C; vattenmolekyler i luften är> 100 C. Generellt sett är det enda sättet att värma upp vattenångan till betydligt mer än 100 ° C att fånga vattenångan. I ett stort kök stiger vattenångan ganska snabbt och kommer tillräckligt långt ifrån Inom de första sekunderna som molekylen blir ånga, kan ångan fortfarande vara tillräckligt nära brännaren för att bli något mer än 100 ° C (101 ° C), men i allmänhet, oavsett temperaturen på brännaren, vattenmolekylerna kommer att fly vid 100 ° C och kommer inte att nå en temperatur betydligt över 100 ° C, med tanke på ett stort rum.
Person B: s argument: Med en varmare brännare är vattnet i krukan varmare och som ett resultat vattenmolekyler som blir ånga – och bubblar upp från botten av potten – överför mindre värme till det omgivande vattnet på deras w ja till toppen av potten och lämna som varmare ånga.
Eller har personer A och B bara ett dåligt grepp om fysik?
Kommentarer
- Person A har rätt. Under normala förhållanden när vattnet når sin kokpunkt kommer temperaturen inte att öka ytterligare och eventuell extra värme som överförs till det kokar vattnet, övervinn latent värme .
- Är du Charles Woodson som spelade för U of M, vann Heisman Trophy, spelade för Oakland Raiders och nu är en ESPN-analytiker?
- När du säger ” vattenmolekylerna i luften är > 100C ”, du menar ” i luften i allmänhet ”, eller ” i luften över det kokande vattnet ”? Jag tolkade som det första alternativet, vad som återspeglas i mitt nuvarande svar och bör korrigeras vid behov.
- Ångan som lämnar vattnet ligger vid 100 grader C vid havsnivå. Vid en annan höjd / tryck kommer den att skilja sig. Även om vätskan i krukan inte är rent vatten och innehåller andra flyktiga ämnen, är en möjlig kokpunkt för azeotrope ångans temperatur. Om du hade öl i potten skulle vattenetanol-azeotropen vara ungefär 78 ° C.
- @KalleMP, människor
t kokar ofta flerkomponentblandningar i utomhus på deras köksspis. Öl har också cirka 5% etanol och vatten-etanol-azeotropen är 95% etanol-5% vatten. Du skulle inte ’ inte upptäcka en sådan azeotrop länge eftersom etanolen snabbt skulle koka av.
Svar
Både A och B är något fel. Vattnets ”kokpunkt” är den temperatur vid vilken ånga och vätska finns vid jämvikt, och kokning av en gryta med vatten på kaminen indikerar brist på jämvikt. Varje ångbubbla, som expanderar när den stiger från botten av krukan, ackumulerar ånga från den omgivande vätskan (förblir inte konstant volym).
Så, A är fel att tro att det finns en jämvikt- temperaturindikering i kokgrytan. En enda molekyl kan bara bli ånga vid vattenytan eller genom att arbeta mot ytspänning och vattentryck genom att expandera bubblans diameter. Om arbetet är klart och lämnar okondenserad vattenånga måste det ha varit varmare än ”kokpunkten”.
Och om B är naiv i att tro att temperaturen utanför krukan är viktig för att bestämma temperaturen inuti .
Avdunstningen av vatten är en kylfläns som mer än kan kyla metallen, det kan bara vara att högre yttre temperatur förvandlar en koka med fyra bubblor till en liknande koka med åtta bubblor. Mer värme garanterar inte högre temperatur, bara högre värmeflöde.
När det gäller ”signifikant högre” temperatur på bubblorna kräver det bedömning. Observation av små bubblor som expanderar när de stiger, betyder att det finns betydelse, eftersom det är observerbart.
Kommentarer
- Kokning är ännu mer komplicerad än detta. Bra sammanfattning.
Svar
För att det ska bli en fasförändring från vätska till ånga måste vatten släpp latent värme på 100 grader Celsius. En varmare brännare höjer inte latent värmetemperatur för ånga vid vattenförändring (kokpunkten).
Men om brännaren är tillräckligt stor för att värma upp hela rummet och rummet är stängt kan det höja temperaturen på vattenånga som redan finns i luften genom att överföra känslig värme från brännaren till luften i rummet.
När rumstemperaturen stiger ökar mättat ångtryck inuti rummet skulle också stiga och molekyler av vattenånga i luften skulle röra sig med större kinetisk energi och höja temperaturen. För att brännaren ska kunna höja vattenångans temperatur i den omgivande luften, måste rummet stängas. Annars skulle det mättade ångtrycket inte stiga och inte heller vattenångans temperatur.
Svar
vatten fungerar som en temperaturregulator när vattnet börjar koka. Så länge brännaren inte har några ytterligare medel för att överföra värme till ångan ovanför vattnet, ökar den inte temperaturen men minskar faktiskt snabbt eftersom du ofta kommer att märka kondens på den övre delen av krukan.
Om du vill skapa ånga över $ 100 ^ o C $ måste du applicera ytterligare uppvärmning ovan vattnet med en annan brännare / värmare.
Svar
Person A har i princip rätt, med undantaget att vattenmolekylerna i luften är inte vid 100 ° C eller högre, men vid rumstemperatur, eftersom de ”(förment) är i jämvikt med de andra luftkomponenterna. Kom ihåg att även vid rumstemperatur förvandlas vatten till ånga: detta avdunstning är det som gör att pölar på trottoaren så småningom försvinner efter regnet.
Stödperson A är mätningar gjorda i köksexperiment som intygar vattentem peraturen kommer inte att överstiga 100 ° C även mycket nära bottenytan.
Om du förvärmer potten till minst 200 ° C och kastar lite vatten i får du Leidenfrost-effekt , dvs dropparna flyter ett tag över en ångkudde. Med mer vatten stänker det runt med ånga som kan vara delvis över 100 ° C tillräckligt nära den heta ytan.
Kommentarer
- Hur kan du säga att vattenmolekylerna i luften inte är 100 ° C när ångan som stiger upp från potten ännu inte är i jämvikt med den omgivande luften?
- Det är ’ en fråga om tolkning av vad han menar med ” i luften ”. Min förståelse är att han menade ” luften ” i allmänhet ” även över ytan av det kokande vattnet vann det ’ t över 100 ° C.
- Det kommer inte heller att vara rumstemperatur, eftersom du enkelt kan verifiera genom att hålla handen rakt ovanför en kokande kruka.
- Upprepa: min uppfattning är att OP menade ” luften i allmänhet ”, inte ovanför kokande vatten; bara de kan berätta vad de menade.
- @stafusa Det ’ är faktiskt helt klart vad han menade, för han använde termen ” ånga ”, inte bara ånga. Ånga i detta sammanhang hänvisar i stort sett till den synliga våta (övermättade) ångan som du får över en kokande kruka.