Koken is het proces waarbij de aggregatietoestand van een stof verandert. Als we het over water hebben, bedoelen we de overgang van vloeistof naar damp. Het is belangrijk op te merken dat koken geen verdamping is, wat zelfs bij kamertemperatuur kan optreden. Verwar ook niet met koken, wat het proces is om water tot een bepaalde temperatuur te verwarmen. Nu we de concepten begrijpen, kunnen we bepalen bij welke temperatuur water kookt.
Proces
Het proces van het transformeren van de aggregatietoestand van vloeibaar naar gasvormig is complex. En hoewel mensen het niet zien, zijn er 4 fasen:
- In de eerste fase vormen zich kleine belletjes op de bodem van de verwarmde container. Ze zijn ook te zien aan de zijkanten of op het wateroppervlak. Ze worden gevormd door de uitzetting van luchtbellen,die altijd te vinden zijn in de scheuren van de container waar het water wordt verwarmd.
- In de tweede fase neemt het volume van de bellen toe. Ze beginnen allemaal naar de oppervlakte te rennen, omdat er binnenin verzadigde stoom is, die lichter is dan water. Met een toename van de verwarmingstemperatuur neemt de druk van de bellen toe en worden ze naar de oppervlakte geduwd vanwege de bekende Archimedes-kracht. Het karakteristieke borrelende geluid is hoorbaar als de bellen voortdurend uitzetten en krimpen.
- In de derde fase is een groot aantal bellen te zien op het oppervlak. Hierdoor ontstaat er in eerste instantie troebelheid in het water. Dit proces wordt in de volksmond "het koken van de witte sleutel" genoemd en het duurt een korte periode.
- In de vierde fase kookt het water intens, verschijnen er grote barstende bellen op het oppervlak, spatten is mogelijk. Meestal betekenen spatten dat de vloeistof zijn maximale temperatuur heeft bereikt. Er komt stoom uit het water.
Het is bekend dat water kookt bij een temperatuur van 100 graden, wat alleen mogelijk is in de vierde fase.
Stoomtemperatuur
Stoom is een van de staten van water. Wanneer het in de lucht komt, oefent het, net als andere gassen, een bepaalde druk uit. Tijdens de verdamping blijft de temperatuur van stoom en water constant totdat de gehele vloeistof van aggregatietoestand verandert. Dit fenomeen kan worden verklaard door het feit dat bij het koken alle energie wordt besteed aan het omzetten van water in stoom.
Aan het begin van het koken, een vochtigeverzadigde stoom, die na verdamping van alle vloeistof droog wordt. Als de temperatuur de temperatuur van water begint te overschrijden, is dergelijke stoom oververhit en zal deze qua kenmerken dichter bij gas liggen.
Kokend zout water
Het is interessant om te weten bij welke temperatuur water met een hoog zoutgeh alte kookt. Het is bekend dat het hoger zou moeten zijn vanwege het geh alte aan Na+ en Cl- ionen in de samenstelling, die een gebied tussen watermoleculen innemen. Deze chemische samenstelling van water met zout verschilt van de gebruikelijke verse vloeistof.
Feit is dat er in zout water een hydratatiereactie plaatsvindt - het proces waarbij watermoleculen aan zoutionen worden gehecht. De binding tussen zoetwatermoleculen is zwakker dan die gevormd tijdens hydratatie, dus het koken van vloeistof met opgelost zout duurt langer. Naarmate de temperatuur stijgt, bewegen de moleculen in water dat zout bevat sneller, maar het zijn er minder, waardoor botsingen tussen hen minder vaak voorkomen. Hierdoor wordt er minder stoom geproduceerd en is de druk daarvan lager dan de stoomkop van zoet water. Daarom is er meer energie (temperatuur) nodig voor volledige verdamping. Om één liter water met 60 gram zout te koken, moet het kookpunt van water gemiddeld met 10% worden verhoogd (dat wil zeggen met 10 C).
Afhankelijkheid van koken op druk
Het is bekend dat in de bergen, ongeacht de chemische samenstelling van water, het kookpunt lager zal zijn. Dit komt door het feit dat de atmosferische druk op hoogteonderstaand. Normale druk wordt beschouwd als 101,325 kPa. Daarmee is het kookpunt van water 100 graden Celsius. Maar als je een berg beklimt, waar de druk gemiddeld 40 kPa is, dan kookt het water daar op 75,88 C. Maar dit betekent niet dat koken in de bergen bijna de helft van de tijd kost. Voor de warmtebehandeling van producten is een bepaalde temperatuur nodig.
Er wordt aangenomen dat op een hoogte van 500 meter boven de zeespiegel het water kookt bij 98,3 C, en op een hoogte van 3000 meter zal het kookpunt 90 C zijn.
Merk op dat deze wet ook in de tegenovergestelde richting werkt. Als een vloeistof in een gesloten kolf wordt geplaatst waar damp niet doorheen kan, dan zal naarmate de temperatuur stijgt en stoom wordt gevormd, de druk in deze kolf toenemen en zal bij een hogere temperatuur koken bij verhoogde druk. Bijvoorbeeld, bij een druk van 490,3 kPa zal het kookpunt van water 151 C zijn.
Kokend gedestilleerd water
Gedestilleerd water is gezuiverd water zonder enige onzuiverheden. Het wordt vaak gebruikt voor medische of technische doeleinden. Aangezien er geen onzuiverheden in dergelijk water zitten, wordt het niet gebruikt om te koken. Het is interessant om op te merken dat gedestilleerd water sneller kookt dan gewoon zoet water, maar het kookpunt blijft hetzelfde - 100 graden. Het verschil in kooktijd zal echter minimaal zijn - slechts een fractie van een seconde.
In een theepot
Vaak vragen mensen zich afbij welke temperatuur kookt het water in de waterkoker, aangezien het deze apparaten zijn die ze gebruiken om de vloeistof te koken. Rekening houdend met het feit dat de atmosferische druk in het appartement gelijk is aan de standaard, en het gebruikte water geen zouten en andere onzuiverheden bevat die er niet zouden moeten zijn, zal het kookpunt ook standaard zijn - 100 graden. Maar als het water zout bevat, zal het kookpunt, zoals we al weten, hoger zijn.
Conclusie
Nu weet je bij welke temperatuur water kookt en hoe atmosferische druk en vloeistofsamenstelling dit proces beïnvloeden. Daar is niets ingewikkelds aan en kinderen krijgen deze informatie op school. Het belangrijkste om te onthouden is dat als de druk afneemt, het kookpunt van de vloeistof ook afneemt, en als het stijgt, neemt het ook toe.
Op internet kun je veel verschillende tabellen vinden die de afhankelijkheid van het kookpunt van een vloeistof van de atmosferische druk aangeven. Ze zijn voor iedereen beschikbaar en worden actief gebruikt door scholieren, studenten en zelfs docenten van instituten.
