Al hervir agua en una estufa, ¿la temperatura del vapor variará significativamente con la temperatura del quemador?
Argumento de la persona A: Entonces, una vez que las moléculas de agua individuales alcanzan los 100C / 212F, se convierten en vapor. Las moléculas de agua en la olla son < 100C; el Las moléculas de agua en el aire son> 100 ° C. Generalmente, la única forma de calentar el vapor de agua a significativamente más de 100 ° C sería atrapar el vapor de agua. En una cocina grande, el vapor de agua se eleva bastante rápido y se aleja lo suficiente de Dentro de los primeros segundos que la molécula se convierte en vapor, el vapor puede estar todavía lo suficientemente cerca del quemador como para llegar a ser un poco más de 100 ° C (101 ° C?), pero generalmente, sin importar la temperatura del quemador, las moléculas de agua escapará a 100 ° C y no alcanzará una temperatura significativamente superior a 100 ° C, dada una habitación grande.
Argumento de la persona B: Con un quemador más caliente, el agua en la olla está más caliente y como resultado el Las moléculas de agua que se convierten en vapor, y burbujean desde el fondo de la olla, transfieren menos calor al agua circundante. ay a la parte superior de la olla y déjelo en forma de vapor más caliente.
¿O las personas A y B simplemente tienen un conocimiento pobre de la física?
Comentarios
- La persona A es correcta. En condiciones normales, cuando el agua alcanza su punto de ebullición, su temperatura no aumentará más y cualquier calor adicional que se le transfiera pasa a hervir el agua, superando el calor latente .
- ¿Eres el Charles Woodson que jugó para la U of M, ganó el Trofeo Heisman, jugó para los Oakland Raiders y ahora es analista de ESPN?
- Cuando dices » las moléculas de agua en el aire son > 100C «, te refieres a » en el aire en general «, o » en el aire sobre el agua hirviendo «? Interpreté como la primera opción, lo que se refleja en mi respuesta actual y debería corregirse si es necesario.
- El vapor que sale del agua está a 100 grados C al nivel del mar. A diferente elevación / presión, será diferente. Además, si el líquido en la olla no es agua pura y contiene otras sustancias volátiles, un posible punto de ebullición azeótropo será la temperatura del vapor. Si tuviera cerveza en la olla, el azeótropo agua-etanol sería de aproximadamente 78 ° C.
- @KalleMP, la gente no ‘ t comúnmente hierve mezclas de el aire libre en la estufa de su cocina. Además, la cerveza tiene aproximadamente un 5% de etanol y el azeótropo agua-etanol es 95% etanol-5% agua. No ‘ no detectaría un azeótropo por mucho tiempo porque el etanol se evaporaría rápidamente.
Respuesta
Tanto A como B están ligeramente equivocados. El «punto de ebullición» del agua es la temperatura a la que el vapor y el líquido existen en equilibrio, y la ebullición de una olla de agua en la estufa indica una falta de equilibrio. Cada burbuja de vapor, que se expande a medida que sube desde el fondo de la olla, acumula vapor del líquido circundante (sin mantener un volumen constante).
Entonces, A se equivoca al pensar que hay un equilibrio. indicación de temperatura en la olla hirviendo. Una sola molécula puede convertirse en vapor solo en la superficie del agua, o trabajando contra la tensión superficial y la presión del agua expandiendo el diámetro de una burbuja. Si el trabajo se hace dejando vapor de agua no condensado, debe haber estado más caliente que «el punto de ebullición».
Y, si B es ingenuo al pensar que la temperatura exterior de la olla es importante para determinar la temperatura interior .
La evaporación del agua es un disipador de calor más que capaz de enfriar el metal, podría ser que una temperatura exterior más alta convierta un hervor con cuatro corrientes de burbujas en un hervor similar con ocho corrientes de burbujas. Más calor no garantiza una temperatura más alta, solo un flujo de calor más alto.
En cuanto a la temperatura «significativamente más alta» de las burbujas, eso requiere juicio. La observación de pequeñas burbujas que se expanden a medida que suben, significa que hay importancia, porque es observable.
Comentarios
- Hervir es incluso más complicado que esto. Buen resumen.
Respuesta
Para que haya un cambio de fase de líquido a vapor, el agua debe libere calor latente de 100 grados centígrados. Un quemador más caliente no elevará la temperatura del calor latente del vapor de agua en el cambio de fase (el punto de ebullición) del agua.
Sin embargo, si el quemador es lo suficientemente grande para calentar toda la habitación y la habitación está cerrada, podría elevar la temperatura del vapor de agua que ya está en el aire transfiriendo calor sensible del quemador al aire de la habitación.
A medida que aumenta la temperatura de la habitación, la presión de vapor saturada dentro de la habitación también se elevaría, y las moléculas de vapor de agua en el aire se moverían con mayor energía cinética, elevando su temperatura. Para que el quemador eleve la temperatura del vapor de agua en el aire ambiente, la habitación debería estar cerrada. De lo contrario, la presión del vapor saturado no aumentaría ni tampoco la temperatura del vapor de agua.
Respuesta
La olla hirviendo de el agua actúa como un regulador de temperatura una vez que el agua comienza a hervir. Siempre que el quemador no tenga ningún medio adicional para transferir calor al vapor sobre el agua, no aumentará la temperatura, sino que en realidad disminuirá rápidamente, ya que a menudo notará condensación en la parte superior de la olla.
Si desea crear vapor por encima de $ 100 ^ o C $, debe aplicar calor adicional por encima del agua con otro quemador / calentador.
Respuesta
La persona A tiene esencialmente razón, con la excepción de que las moléculas de agua en el aire son no a 100 ° C o más, pero a temperatura ambiente, ya que «están (supuestamente) en equilibrio con los demás componentes del aire. Recuerde que incluso a temperatura ambiente el agua se convierte en vapor: esto evaporación es lo que hace que los charcos en la acera eventualmente desaparezcan después de la lluvia.
La persona de apoyo A son mediciones hechas en experimentos de cocina que dan fe de la temperatura del agua la temperatura no excederá los 100 ° C ni siquiera muy cerca de la superficie del fondo.
Si precalienta la olla al menos a unos 200 ° C y echa un poco de agua, obtendrá Efecto Leidenfrost , es decir, las gotas flotarán durante un rato sobre un colchón de vapor. Con más agua, salpicarán con vapor que podría estar en parte por encima de los 100 ° C lo suficientemente cerca de la superficie caliente.
Comentarios
- ¿Cómo se puede decir que las moléculas de agua en el aire no son 100 ° C cuando el vapor que sale de la olla claramente aún no está en equilibrio con el aire circundante?
- Es ‘ una cuestión de interpretación de lo que él quiere decir con » en el aire «. Tengo entendido que se refería a » el aire » en general «, pero incluso por encima de la superficie del agua hirviendo, ‘ no estará por encima 100 ° C.
- Tampoco estará a temperatura ambiente, como puede verificar fácilmente sosteniendo su mano justo encima de una olla hirviendo.
- Repito: tengo entendido que OP significa » el aire en general «, no por encima del agua hirviendo; solo ellos pueden decir lo que querían decir.
- @stafusa Es ‘ en realidad bastante claro lo que quiso decir, porque usó el término » steam «, no solo vapor. Vapor en este contexto se refiere casi universalmente al vapor húmedo (sobresaturado) visible que se obtiene sobre una olla hirviendo.