اثر فشار و ناخالصی روی نقطه جوش و میعان
به نظر شما آیا در بالای كوه نقطه جوش آب 100C است؟
الف) نقطه جوش مقداری آب را به دست آورید. آیا 100C است؟ نقطه جوش را مجدداً و این بار با تغییر ارتفاع مكان انجام آزمایش نسبت به سطح دریا مقایسه كنید؟
ب) مقداری آب و نمك بر روی شعله قرار دهید و دمای جوش آن را اندازه بگیرید. آیا 100C است؟
در یك ارلن مقداری آب ریخته و آن را روی شعله قرار دهید. وقتی آب جوش آمد درب آن را با چوب پنبه محكم ببندید و از روی شعله دور كنید. خواهید دید آب از جوشیدن باز میماند.
حال روی ارلن آب سرد بریزید یا روی آن یخ بگذارید (با این كار فشار هوای ارلن كاهش مییابد)، چه مشاهده میكنید؟ چرا؟
بعد از انجام آزمایش فوق دیدن این فیلم خالی از لطف نیست.
برای مشاهده فیلم کلیک کنید.
همان طور كه در فیلم فوق مشاهده نمودید، با سرد شدن محفظه شیشه ای، فشار هوا كاهش یافته و آب در دمای كمتری به جوش میآید.
اكنون اثر فشار و ناخالصی را روی نقطه جوش بررسی میكنیم.
افزایش فشار باعث افزایش نقطه جوش و كاهش فشار باعث كاهش نقطه جوش میشود. به طور مثال در ارتفاعات، آب در دمای پایینتری به جوش می آید.
در تصویر زیر مقداری آب درون ظرفی ریخته شده است. دمای آب حدود 20 درجه سانتیگراد است. اگر هوای داخل ظرف توسط پمپ تخلیه شود، آیا آب به جوش میآید؟ (برای دریافت پاسخ خود به دو تصویر خوب دقت کنید)
بر خلاف موارد فوق، در دیگ زودپز (كه فشار زیاد است) آب در دمای بالاتری میجوشد.
به همین نحو، افزایش ناخالصی باعث افزایش نقطه جوش آب میشود. به عنوان مثال افزایش نمك در آب باعث افزایش نقطه جوش آن میشود و بدین ترتیب میتوانید نقطه جوش آب را به بالای 100C افزایش دهید.
پس از مطالعه نکات فوق به پرسش و پاسخ های ارائه شده ذیل نیز دقت کنید:
1- چرا كوهنوردان برای آبپز كردن تخممرغ در ارتفاعات دچار مشكل میشوند؟ چه راه حلی برای آنها پیشنهاد میكنید؟
پاسخ:
در ارتفاعات، آب در دمایی پایینتر از 100C به جوش می آید. در حالی كه برای آبپز شدن تخممرغ نیاز به دمایی در حدود 100C است. به طور مثال فرض كنید، دمای جوش آب در قلهای 50C باشد و شما قصد پختن تخممرغی را در آنجا دارید. هر چقدر شما به ظرف حاوی تخم مرغ گرما بدهید، چون تخممرغ در آب جوش با دمای 50C قرار دارد بنابر این با افزایش زمان، دمایش بالاتر از 50C نمیرود، به این ترتیب با این دما تخممرغ شما آبپز نمیشود. (به عنوان مثال، شما میدانید كه هوای بعضی از شهرهای ایران در فصل تابستان به 50C میرسد، این در حالی است كه اگر تخممرغی را روزها در این دما قرار دهید، نخواهد پخت.)
برای حل این مشكل میتوان نمك به آب اضافه كرد، نمك باعث میشود نقطه جوش آب بالا برود.
2- آیا مزه چایی كه در ارتفاعات دم می كنید با مزه چایی كه در خانه دم میكنید یكی است؟ (در صورتی كه در هر دو مورد از آب یكسان استفاده نمایید.)
پاسخ:
خیر، چون چایی در خانه تقریباً با آب جوشی که دمای آن 100C است دم میشود در حالی كه در ارتفاعات با آب جوشی كه دمای آن خیلی كمتر از 100Cرسیده باشد هم می شود چایی دم کرد. شما میدانید كه ما در منزل منتظر میمانیم تا بعد از به جوش آمدن آب، چایی را دم كنیم اگر به طور مثال با آب 60C هم میشد چایی دم كرد دیگر وقت خود را صرف انتظار برای جوشیدن آب نمیكردیم.
3- چرا غذا در دیگ زودپز راحتتر پخته میشود؟
پاسخ:
چون در دیگ زودپز بخار آب محبوس میشود و راه خروج كافی ندارد، بنابراین فشار هوا داخل دیگ افزایش مییابد و میدانیم افزایش فشار، افزایش نقطه جوش را به مراه خواهد داشت. بنابراین غذا در دمایی بالاتر از 100C قرار میگیرد و در نتیجه راحتتر پخته میشود.
4- در ارتفاعات و بالای كوه ها آب در دمایی بالاتر از 100C میجوشد یا پایینتر؟ چرا؟
پاسخ:
در دمایی پایینتر از 100C میجوشد. چون در ارتفاعات فشار هوا كمتر از یك اتمسفر است و كاهش فشار نقطه جوش را پایین میآورد.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا