מהן הבועות במים רותחים?

בועות טופס כשאתה מים רותחים. האם תהית אי פעם מה בתוכם? האם נוצרות בועות בנוזלים רותחים אחרים? להלן מבט על ההרכב הכימי של הבועות, האם בועות מים רותחים שונות מאלה שנוצרות בנוזלים אחרים, וכיצד ניתן להרתיח מים מבלי ליצור בועות בכלל.

עובדות מהירות: בועות מים רותחים

כשאתה מתחיל להרתיח מים לראשונה, הבועות שאתה רואה הן בעצם בועות אוויר. מבחינה טכנית, מדובר בבועות שנוצרות מהגזים המומסים שיוצאים מהתמיסה, כך שאם המים באווירה אחרת הבועות היו מורכבות מאותם גזים. בתנאים רגילים, הבועות הראשונות הן בעיקר חנקן עם חמצן וקצת ארגון ו פחמן דו חמצני.

כשממשיכים לחמם את המים המולקולות משיגות מספיק אנרגיה כדי לעבור מהשלב הנוזל לשלב הגזי. בועות אלה הן אדי מים. כשרואים מים ב"רתיחה מתגלגלת ", הבועות הן לחלוטין אדי מים. בועות אדי מים מתחילות להיווצר באתרי גרעין, שהן לרוב בועות אוויר קטנטנות, כך שככל שהמים מתחילים לרתוח, הבועות מורכבות מתערובת של אוויר ואדי מים.

שתי בועות אוויר ובועות אדי מים מתרחבות ככל שהם מתרוממים מכיוון שיש לחץ פחות דוחף עליהם. אתה יכול לראות השפעה זו בצורה ברורה יותר אם אתה מפוצץ בועות מתחת למים בבריכת שחייה. הבועות גדולות בהרבה כשהן מגיעות אל פני השטח. בועות אדי המים מתחילות להיות גדולות ככל שהטמפרטורה הולכת וגוברת מכיוון שעוד יותר נוזל מומר לגז. זה נראה כמעט כאילו הבועות מגיעות ממקור החום.

בזמן שבועות אוויר עולות ומתרחבות, לפעמים בועות אדים מתכווצות ונעלמות כאשר המים משתנים ממצב הגז חזרה לצורה נוזלית. שני המיקומים בהם ניתן לראות בועות מתכווצות נמצא בתחתית התבנית רגע לפני שהמים רותחים ובמשטח העליון. במשטח העליון, בועה יכולה לשבור ולשחרר את האדים לאוויר, או אם הטמפרטורה נמוכה מספיק, הבועה יכולה להתכווץ. הטמפרטורה לפני השטח של מים רותחים עשויה להיות קרירה יותר מהנוזל הנמוך בגלל האנרגיה שנספגת על ידי מולקולות מים כאשר הם משנים שלבים.

אם אתה מאפשר למים הרתוחים להתקרר ומיד לרתום אותו מחדש, לא תראו בועות אוויר מומסות מכיוון שהמים לא הספיקו להמיס גז. זה יכול להוות סיכון בטיחותי מכיוון שבועות האוויר משבשות את פני המים מספיק בכדי למנוע רתיחה מתפוצצת (התחממות-על). אתה יכול להתבונן בזה עם מים במיקרוגל. אם אתה מרתיח את המים מספיק זמן כדי שהגזים יברחו, תן למים להתקרר ואז מייד להרתיח אותם מחדש, מתח הפנים של המים יכול למנוע את הרתחת הנוזל למרות הטמפרטורה שלו גבוהה מספיק. ואז, חבטת המכולה עלולה להוביל לרתיחה פתאומית, אלימה!

אחת התפיסות השגויות הנפוצות שיש לאנשים היא להאמין שבועות עשויות מימן וחמצן. כאשר מים רותחים, הם משנים שלב, אך הקשרים הכימיים בין אטומי המימן והחמצן אינם נשברים. החמצן היחיד בכמה בועות מגיע מאוויר מומס. אין שום גז מימן.

אם אתה מרתיח נוזלים אחרים מלבד מים, אותה השפעה מתרחשת. הבועות הראשוניות יהיו מורכבות מכל גזים מומסים. ככל שהטמפרטורה מתקרבת לנקודת הרתיחה של הנוזל, הבועות יהיו שלב האדים של החומר.

אמנם אתה יכול להרתיח מים בלי בועות אוויר פשוט על ידי רתימתם מחדש, אך אינך יכול להגיע לנקודת הרתיחה מבלי לקבל בועות אדים. זה נכון לגבי נוזלים אחרים, כולל מתכות מותכות. מדענים גילו שיטה למניעת היווצרות בועות. השיטה מבוססת על אפקט Leidenfrost, שניתן לראות באמצעות פיזור טיפות מים על מחבת לוהטת. אם משטח המים מצופה בחומר הידרופובי מאוד (דוחה מים), נוצרת כרית אדי המונעת מבעבע או רתיחה מתפוצצת. לטכניקה אין יישום רב במטבח, אך ניתן ליישם אותה על חומרים אחרים, מה שעלול להפחית את גרירת השטח או לשלוט בתהליכי חימום וקירור מתכת.