Fierbere - Boiling

Fierberea este vaporizarea rapidă a unui lichid , care are loc atunci când un lichid este încălzit până la punctul său de fierbere , temperatura la care presiunea de vapori a lichidului este egală cu presiunea exercitată asupra lichidului de atmosfera din jur. La nivelul mării, punctul de fierbere al apei este de 100 ° C sau 212 ° F, dar la altitudini mai mari scade pentru a corespunde presiunilor atmosferice în scădere.

Apa clocotită este utilizată ca metodă de ao face potabilă prin uciderea microbilor și a virușilor care pot fi prezenți. Sensibilitatea diferitelor microorganisme la căldură variază. Dar dacă apa este menținută la 100 ° C (212 ° F) timp de un minut, majoritatea microorganismelor și virusurilor sunt inactivate. Zece minute la o temperatură de 70 ° C (158 ° F) sunt, de asemenea, suficiente pentru majoritatea bacteriilor.

Apa clocotită este, de asemenea, utilizată în mai multe metode de gătit , inclusiv fierberea, aburirea și braconajul.

Tipuri

Nucleate

Fierbere nucleata a apei peste arzatorul unei sobe de bucatarie

Fierberea nucleului se caracterizează prin creșterea bulelor sau a apariției pe o suprafață încălzită, care se ridică din punctele discrete de pe o suprafață, a cărei temperatură este doar puțin peste temperatura lichidului. În general, numărullocurilor de nucleație este crescut cu o creștere a temperaturii suprafeței.

O suprafață neregulată a vasului de fierbere (adică o rugozitate crescută a suprafeței) sau aditivi la fluid (adică surfactanți și / sau nanoparticule) facilitează fierberea nucleate într-un interval mai larg de temperatură, în timp ce o suprafață extrem de netedă, cum ar fi plasticul, se pretează la supraîncălzire . În aceste condiții, un lichid încălzit poate prezenta o întârziere de fierbere și temperatura poate depăși oarecum punctul de fierbere fără a fierbe.

Fluxul de căldură critic

Fluxul de căldură critic (CHF) descrie limita termică a unui fenomen în care are loc o schimbare de fază în timpul încălzirii (cum ar fi bulele care se formează pe o suprafață metalică folosită pentru încălzirea apei ), care scade brusc eficiența transferului de căldură , provocând astfel supraîncălzirea localizată a suprafața de încălzire. Pe măsură ce suprafața de fierbere este încălzită la o temperatură critică, pe suprafață se formează o peliculă de vapori. Deoarece această peliculă de vapori este mult mai puțin capabilă să transporte căldura de la suprafață, temperatura crește foarte repede dincolo de acest punct înregimul de fierbere de tranziție . Punctul în care se produce acest lucru depinde de caracteristicile fluidului de fierbere și de suprafața de încălzire în cauză.

Tranziție

Fierbere de tranziție poate fi definită ca fierberea instabilă, care are loc la temperaturi de suprafață între maximul atins în nucleate și minimul atins în fierberea filmului.

Formarea bulelor într-un lichid încălzit este un proces fizic complex care implică adesea efecte de cavitație și acustice, cum ar fi șuieratul cu spectru larg pe care îl auzi într-un ibric care nu este încă încălzit până la punctul în care bulele fierb la suprafață.

Film

Dacă o suprafață care încălzește lichidul este semnificativ mai fierbinte decât lichidul, atunci va apărea fierberea filmului, unde un strat subțire de vapori, care are o conductivitate termică scăzută , izolează suprafața. Această stare a unui film de vapori care izolează suprafața de lichid caracterizează fierberea filmului .

Fizică

Punctul de fierbere al unui element la o presiune dată este un atribut caracteristic al elementului. Acest lucru este valabil și pentru mulți compuși simpli, inclusiv apă și alcooli simpli . Odată ce fierberea a început și cu condiția ca fierberea să rămână stabilă și presiunea să fie constantă, temperatura lichidului de fierbere rămâne constantă. Acest atribut a condus la adoptarea punctelor de fierbere ca definiție a 100 ° C.

Distilare

Amestecurile de lichide volatile au un punct de fierbere specific acelui amestec producând vapori cu un amestec constant de componente - amestecul de fierbere constantă . Acest atribut permite amestecurilor de lichide să fie separate sau parțial separate prin fierbere și este cel mai bine cunoscut ca un mijloc de separare a etanolului de apă.

Utilizări

Frigidere și aer condiționat

Cele mai multe tipuri de refrigerare și un anumit tip de aer condiționat funcționează prin comprimarea unui gaz, astfel încât acesta să devină lichid și apoi lăsând să fiarbă. Aceasta adsorbe căldura din împrejurimi răcind frigiderul sau congelatorul sau răcind aerul care intră într-o clădire. Lichidele tipice includ propan , amoniac , dioxid de carbon sau azot .

Pentru a face apa potabilă

Ca metodă de dezinfectare a apei, aducerea la punctul său de fierbere la 100 ° C (212 ° F), este cea mai veche și mai eficientă modalitate, deoarece nu afectează gustul, este eficientă în ciuda contaminanților sau particulelor prezente în ea și este un proces cu o singură etapă care elimină majoritatea microbilor responsabili de provocarea bolilor legate de intestin . Punctul de fierbere al apei este de 100 ° C (212 ° F) la nivelul mării și la presiunea barometrică normală. În locurile care au un sistem adecvat de purificare a apei , se recomandă numai ca metodă de tratament de urgență sau pentru obținerea apei potabile în sălbăticie sau în zonele rurale, deoarece nu poate elimina toxinele chimice sau impuritățile.

Eliminarea microorganismelor prin fierbere urmează cinetica de ordinul întâi - la temperaturi ridicate, se realizează în mai puțin timp și la temperaturi mai scăzute, în mai mult timp. Sensibilitatea la căldură a microorganismelor variază, la 70 ° C (158 ° F), speciile de Giardia (cauzează Giardiasis ) pot dura zece minute pentru inactivare completă, majoritatea intestinului afectând microbii și E. coli ( gastroenterită ) durează mai puțin de un minut; la punctul de fierbere, Vibrio cholerae ( holeră ) durează zece secunde și virusul hepatitei A (cauzează simptomul icterului ), un minut. Fierberea nu asigură eliminarea tuturor microorganismelor; sporii bacterieni Clostridium pot supraviețui la 100 ° C (212 ° F), dar nu sunt afectați de apă sau afectează intestinul. Astfel, pentru sănătatea umană, nu este necesară sterilizarea completă a apei.

Sfatul tradițional privind fierberea apei timp de zece minute este în principal pentru o siguranță suplimentară, deoarece microbii încep să fie eliminați la temperaturi mai mari de 60 ° C (140 ° F) și aducerea la punctul de fierbere este, de asemenea, un indiciu util care poate fi văzut fără ajutorul unui termometru , iar până în acest moment, apa este dezinfectată. Deși punctul de fierbere scade odată cu creșterea altitudinii, nu este suficient să afecteze procesul de dezinfectare.

La gătit

Paste fierte

Fierberea este metoda de a găti mâncarea în apă clocotită sau în alte lichide pe bază de apă, cum ar fi stoc sau lapte . Simmering este de fierbere blând, în timp ce în braconaj lichidul se deplasează de gătit , dar abia bule.

Punctul de fierbere al apei este de obicei considerat a fi 100 ° C sau 212 ° F. Presiunea și modificarea compoziției lichidului pot modifica punctul de fierbere al lichidului. De mare altitudine de gătit , în general , durează mai mult , deoarece punctul de fierbere este o funcție a presiunii atmosferice . La o altitudine de aproximativ 1.600 m, apa fierbe la aproximativ 95 ° C sau 203 ° F. În funcție de tipul de mâncare și de înălțime, este posibil ca apa clocotită să nu fie suficient de fierbinte pentru a găti alimentele în mod corespunzător. În mod similar, creșterea presiunii ca într-o oală sub presiune ridică temperatura conținutului peste punctul de fierbere în aer liber.

Fierbe-n-sac

Cunoscut și sub denumirea de „fierbeți în pungă”, aceasta implică încălzirea sau gătirea alimentelor gata preparate sigilate într-o pungă groasă de plastic. Punga care conține mâncarea, adesea congelată, este scufundată în apă clocotită pentru o perioadă prescrisă. Mâncărurile rezultate pot fi preparate cu mai multă comoditate, deoarece în acest proces nu sunt murdare vase sau tigăi. Astfel de mese sunt disponibile atât pentru camping, cât și pentru acasă.

Contrast cu evaporarea

La orice temperatură dată, moleculele dintr-un lichid au energii cinetice variabile. Unele particule cu energie ridicată de pe suprafața lichidului pot avea suficientă energie pentru a scăpa de forțele intermoleculare de atracție ale lichidului și pentru a deveni un gaz. Aceasta se numește evaporare.

Evaporarea are loc numai la suprafață în timp ce fierberea are loc în întregul lichid. Când un lichid atinge punctul său de fierbere se formează în ea bule de gaz care se ridică la suprafață și izbucnesc în aer. Acest proces se numește fierbere. Dacă lichidul care fierbe este încălzit mai puternic, temperatura nu crește, dar lichidul fierbe mai repede.

Această distincție este exclusivă tranziției lichid-gaz; orice tranziție directă de la solid la gaz este întotdeauna denumită sublimare, indiferent dacă este sau nu la punctul de fierbere.

Languages

In other projects