حياة

ما هي الفقاعات في الماء المغلي؟

ما هي الفقاعات في الماء المغلي؟

تتشكل الفقاعات عند غلي الماء. هل تساءلت يوما ما بداخلها؟ هل تتشكل الفقاعات في سوائل الغليان الأخرى؟ فيما يلي نظرة على التركيب الكيميائي للفقاعات ، سواء كانت فقاعات الماء المغلي مختلفة عن تلك المتكونة في سوائل أخرى ، وكيفية غلي الماء دون تكوين أي فقاعات على الإطلاق.

حقائق سريعة: غليان فقاقيع الماء

  • في البداية ، الفقاعات في الماء المغلي هي فقاعات الهواء.
  • فقاعات في الماء جلبت لغلي المتداول تتكون من بخار الماء.
  • إذا قمت بإعادة الماء ، فقد لا تتشكل الفقاعات. هذا يمكن أن يؤدي إلى الغليان المتفجر!
  • تتشكل الفقاعات في سوائل أخرى أيضًا. تتكون الفقاعات الأولى من الهواء ، تليها مرحلة بخار المذيب.

داخل فقاعات الماء المغلي

عندما تبدأ في غلي الماء لأول مرة ، فإن الفقاعات التي تراها هي فقاعات هواء في الأساس. من الناحية الفنية ، هذه الفقاعات تتكون من الغازات الذائبة الخارجة من المحلول ، لذلك إذا كانت المياه في جو مختلف ، فإن الفقاعات تتكون من تلك الغازات. في ظل الظروف العادية ، تكون الفقاعات الأولى هي النيتروجين مع الأكسجين وقليلًا من الأرجون وثاني أكسيد الكربون.

بينما تواصل تسخين الماء ، تكتسب الجزيئات طاقة كافية للانتقال من الطور السائل إلى الطور الغازي. هذه الفقاعات هي بخار الماء. عندما ترى الماء عند درجة الغليان ، فإن الفقاعات هي بخار ماء بالكامل. تبدأ فقاعات بخار الماء في التكون في مواقع النواة ، والتي غالبًا ما تكون فقاعات هواء صغيرة ، لذا عندما تبدأ الغليان ، تتكون الفقاعات من مزيج من الهواء وبخار الماء.

تتسع كل من فقاعات الهواء وفقاعات بخار الماء مع ارتفاعها لأن الضغط أقل عليها. يمكنك رؤية هذا التأثير بشكل أكثر وضوحًا إذا نسخت الفقاعات تحت الماء في حمام السباحة. الفقاعات أكبر بكثير في الوقت الذي تصل فيه إلى السطح. تبدأ فقاعات بخار الماء بشكل أكبر حيث ترتفع درجة الحرارة لأن المزيد من السائل يتم تحويله إلى غاز. يبدو تقريبا كما لو أن الفقاعات تأتي من مصدر الحرارة.

بينما ترتفع فقاعات الهواء وتتوسع ، تتقلص فقاعات البخار في بعض الأحيان وتختفي مع تغير الماء من حالة الغاز إلى شكل سائل. يكون الموقعان حيث يمكنك رؤية الفقاعات يتقلصان في أسفل المقلاة مباشرةً قبل غليان الماء وعلى السطح العلوي. في السطح العلوي ، يمكن للفقاعة إما كسر وتحرير البخار في الهواء ، أو إذا كانت درجة الحرارة منخفضة بدرجة كافية ، يمكن أن تتقلص الفقاعة. قد تكون درجة الحرارة على سطح الماء المغلي أكثر برودة من السائل السفلي بسبب الطاقة التي تمتصها جزيئات الماء عندما تتغير المراحل.

إذا سمحت للمياه المغلية بالتبريد وإعادة تدويرها على الفور ، فلن ترى فقاعات هواء مذابة تتشكل لأن الماء لم يكن لديه وقت لحل الغاز. هذا يمكن أن يشكل خطرا على السلامة لأن فقاعات الهواء تعطل سطح الماء بما يكفي لمنعها من الغليان بشكل متفجر (ارتفاع درجة الحرارة). يمكنك مراقبة هذا مع الماء الميكروويف. إذا كنت تغلي الماء لفترة كافية حتى يتسرب الغازات ، اترك الماء باردًا ، ثم أعده فورًا ، فإن التوتر السطحي للماء يمكن أن يمنع السائل من الغليان على الرغم من ارتفاع درجة حرارته بدرجة كافية. ثم ، يمكن أن يؤدي نتوء الحاوية إلى غليان مفاجئ عنيف!

هناك اعتقاد خاطئ شائع لدى الناس بأن الفقاعات مصنوعة من الهيدروجين والأكسجين. عندما يغلي الماء ، يتغير الطور ، لكن الروابط الكيميائية بين ذرات الهيدروجين والأكسجين لا تنكسر. الأكسجين الوحيد في بعض الفقاعات يأتي من الهواء المذاب. لا يوجد أي غاز الهيدروجين.

تركيبة الفقاعات في سوائل الغليان الأخرى

إذا كنت تغلي السوائل الأخرى بجانب الماء ، يحدث نفس التأثير. تتكون الفقاعات الأولية من أي غازات مذابة. كلما اقتربت درجة الحرارة من درجة غليان السائل ، ستكون الفقاعات هي مرحلة بخار المادة.

الغليان بدون فقاعات

بينما يمكنك غلي الماء دون فقاعات الهواء ببساطة عن طريق إعادة لفه ، لا يمكنك الوصول إلى نقطة الغليان دون الحصول على فقاعات البخار. هذا صحيح بالنسبة للسوائل الأخرى ، بما في ذلك المعادن المنصهرة. لقد اكتشف العلماء طريقة لمنع تكوين الفقاعة. تعتمد الطريقة على تأثير Leidenfrost ، والذي يمكن رؤيته عن طريق رش قطرات الماء على مقلاة ساخنة. إذا كان سطح الماء مطليًا بمادة شديدة الكارهة (طاردة للماء) ، تتشكل وسادة بخار تمنع الفقاعات أو الغليان المتفجر. لا تحتوي هذه التقنية على الكثير من التطبيقات في المطبخ ، ولكن يمكن تطبيقها على مواد أخرى ، مما قد يقلل من سحب السطح أو التحكم في عمليات التدفئة والتبريد المعدنية.

شاهد الفيديو: حروق الماء الساخن (أغسطس 2020).