Глаза боятся - руки делают!
Вперед исследователи!
КИПЯТИМ, ОХЛАЖДАЯ !
А можно ли вскипятить воду охлаждением?
Для опыта понадобится пробирка, плотно закрываемая пробкой, горелка и держатель
( например, деревянная прищепка).
Также надо приготовить бутылку с холодной водой комнатной температуры
и бутылку с ледяной водой, заранее
поставив пластиковую бутылку с водой в морозильник
( не давая воде полностью замерзнуть).
Налейте в пробирку воды, немного больше половины, и начните нагревать ее над горелкой.
Держать пробирку надо наклонно и не нагревать верхнюю часть воды, т.к. если нагревать воду внизу,
то при закипании расширяющиеся пары могут резко выбросить воду из пробирки.
Дождитесь, пока установится кипение верхней части воды,
после чего быстро и плотно закройте пробирку, одновременно отодвинув
ее от огня.
Кипение немедленно прекратится.
Теперь переверните пробирку пробкой вниз
и полейте верхнюю пустую часть пробирки холодной водой.
Вода в пробирке начнет кипеть!
Через некоторое время кипение, разумеется, прекратится,
но возобновится после повторного
орошения пробирки холодной водой.
Когда холодный душ перестанет действовать, а к этому времени остывшую
пробирку
можно будет уже держать рукой, полейте пустую часть пробирки ледяной водой,
и вода в прохладной пробирке послушно закипит еще
раз!
ПОЧЕМУ?
Кипение начинается тогда, когда давление насыщенного пара при
температуре жидкости
сравнивается с давлением жидкости.
В этом случае образующиеся внутри жидкости пузырьки, наполненные
паром, перестают схлопываться,
они растут, всплывают к поверхности и там лопаются.
Для поддержания кипения необходим приток
энергии.
Возле открытой поверхности воды в нашей пробирке кипение
начинается примерно при 100 ",
когда давление насыщенных паров воды равно давлению окружающего
воздуха, т.е. примерно 100 кПа.
Интенсивный поток пара вытесняет из
пробирки почти весь воздух,
и после закрывания пробирки, в ее свободной части остается практически
только насыщенный пар.
При обливании пробирки холодной водой температура и давление пара падают,
соответственно уменьшается и давление на воду, а температура ее
измениться не успевает.
Значит, давление воды становится ниже давления насыщенного пара
при температуре воды,
и ... начинается кипение.
Энергия, необходимая для поддержания кипения, берется у
остывающей воды.
Поэтому через некоторое время температура воды понизится (а давление
в пробирке повысится),
и кипение прекратится.
При последовательных поливаниях
сначала холодной, а затем и ледяной водой
температура воды и насыщенного пара постепенно уменьшаются,
и в конце опыта давление в пробирке оказывается совсем маленьким
(такг при О *С давление
насыщенного пара почти в 17 раз меньше атмосферного).
Чтобы проверить это,
достаточно открыть пробку и вы услышите хлопок воздуха, входящего
в пробирку.
Есть еще один, очень красивый, способ
убедиться в той, что над водой находится «почти пустота».
Попробуйте установить пробирку вертикально и резко
встряхнуть ее в вертикальном направлении
— вы услышите необычный звук, как
будто в пробирке находится не вода, а нечто жесткое.
Причина как раз и состоит в отсутствии над водой воздуха,
препятствующего ее свободному резкому движению.
Источник: по материалам ж. "Квант"
