為什麼水在常壓下燒到100攝氏度,再加熱也不會升溫了呢?

2020-09-17 怪羅科普

你可能還不知道,我們平時說的多少「攝氏度」其實是根據水的冰點和沸點來制定的。

在1標準大氣壓下,水的冰點為0攝氏度,沸點則為100攝氏度,在其中間分成100等分,這樣就有了溫度的計量方式了。

當然,這不是唯一的溫度計量方式,但是不管溫度是怎麼計量的,也無論你在什麼地方加熱水,到達一定溫度後,它將不再升溫。

在常壓下,這個溫度是100攝氏度,為什麼水達到這個溫度後就不會再升高了呢?

關於沸點

水是我們生活的必須品,把水燒開,它將開始沸騰,常識告訴我們這時候的水是100攝氏度,如果用物理學名詞表達就是達到了沸點。

水的沸點取決於氣壓,我們現在所說的100攝氏度就是在海平面水的沸點。如果在更高的氣壓下,燒開水的溫度將高於100℃,比如高壓鍋;同樣的,如果去往較低氣壓的地方,沸點的溫度就較低,在珠穆朗瑪峰上水的沸點差不多只有70℃。

但是,無論沸點溫度是多少,當水達到沸點並開始產生水蒸氣時,溫度就停止上升。你可以添柴加火,水只會更猛烈地沸騰,更快地轉化為蒸汽,但不會變得更燙。

這就很有趣了,為什麼會這樣呢?為什麼沸點和氣壓有關?只要我們了解了沸點的本質,就很容易理解了。

圖為:在沸水中形成氣泡

蒸氣壓和大氣壓

當液體被加熱到沸點時,它會開始沸騰,這意味著液體在變成蒸汽,這種通過蒸發離開液體的分子與空氣分子碰撞時會產生向上的壓力,這種向上的推力叫做蒸汽壓

而在液體上方,同樣有一個氣體壓力在影響著液體,在開放系統中,這個壓力叫做大氣壓

而當液體的蒸汽壓等於施加在液體上的大氣壓時,就發生了從液態到氣態的變化,反過來說也就是達到了沸點。

圖為:液體的蒸氣壓等於大氣壓達到沸點

大氣壓越大,液體沸騰所需的能量就越多,沸點也就越高。實際上,在沒有任何外部壓力的情況下,液體分子將隨意擴散,並從液態變為氣態。

同樣的,蒸氣壓是由液體分子之間的力決定的,所以不同物質的蒸汽壓是不同的,換句話說沸點就不同。

另外,液體的蒸汽壓降低了大氣對液體施加的壓力,因此具有高蒸氣壓的液體沸點較低。而蒸汽壓可以通過加熱液體而增加,因為加熱可以導致更多的分子進入大氣。

為什麼達到沸點就不會再升溫?

達到沸點的液體會產生氣泡,這些氣泡也是由液體分子組成的,這些分子獲得了足夠的能量而變成氣態。


液體變成氣體需要能量,這些氣體上升進入更大的空間也會帶走能量,而達到沸點的液體意味著大氣壓已經無法「鎖定」熱量。

施加更多的熱量只會導致更多的液體變成氣體,因此,液體的溫度在達到沸點後保持恆定。

最後

事實上,在微觀層面上,沸水也可能存在較冷的區域。當蒸汽泡在熱源附近形成時,比如在鍋底,這些氣泡將水與熱量隔離開來。

別小看這種受熱不均,對家庭烹飪來說並不是什麼大事,但對於工業應用來說卻是一個重要的考慮因素。

同樣的,有時候常壓下超過100攝氏度的水也不會沸騰,比如微波水,這種熱水法也能夠克服水熱容器加熱不均勻的缺點。

相關焦點

  • 為什麼水在常壓下燒到100攝氏度,再加熱也不會升溫了呢?
    在1標準大氣壓下,水的冰點為0攝氏度,沸點則為100攝氏度,在其中間分成100等分,這樣就有了溫度的計量方式了。 當然,這不是唯一的溫度計量方式,但是不管溫度是怎麼計量的,也無論你在什麼地方加熱水,到達一定溫度後,它將不再升溫。
  • 水能否燒到一千攝氏度?
    題圖:全景視覺 水能否燒到一千攝氏度 知友:賈明子(7,100+ 贊同,美國普度大學化學工程博士,量子物理話題的優秀回答者) 我想,題主想問的是,水能不能保持液態燒到 1000 度。如果是這樣,那麼答案是: 不能。
  • 如何才能把水燒到110攝氏度?
    燒開水是生活中最常見的事之一,僅僅是開足火力並不能把水燒到110攝氏度,還需要考慮其它因素,主要是壓強。水的沸點與壓強有關應該很多人都知道,在標準大氣壓下,水的沸點是100攝氏度。在標準大氣壓下,1千克100攝氏度的水汽化時需要吸收2257千焦的熱量,相當於將0攝氏度的水加熱到100攝氏度時所需熱量的5倍。
  • 如何才能把水燒到110攝氏度?
    燒開水是生活中最常見的事之一,僅僅是開足火力並不能把水燒到110攝氏度,還需要考慮其它因素,主要是壓強。水的沸點與壓強有關應該很多人都知道,在標準大氣壓下,水的沸點是100攝氏度。標準大氣壓下,一定質量和溫度的液體變為氣體時所吸收的熱量稱之為汽化熱(或蒸發熱)。在標準大氣壓下,1千克100攝氏度的水汽化時需要吸收2257千焦的熱量,相當於將0攝氏度的水加熱到100攝氏度時所需熱量的5倍。
  • 水的沸點是由什麼決定的,可以把水加熱到100度以上嗎?
    在日常生活中,我們都應該有過燒白開水的經歷,而且我們知道當溫度達到100度的時候,水就開始沸騰了,就算再繼續加熱下去,水的溫度也不會再繼續上升了。那麼大家有沒有想過,水的沸點和哪些因素有關,有沒有什麼辦法可以把水加熱到100度以上?今天我們就來討論一下這個問題。沸點的定義是什麼,水的沸點為什麼是100度?
  • 水的沸點100℃,如果加熱到105℃會怎樣?答案顛覆所有人認知
    學過物理的小夥伴都知道,常壓下水的沸點通常被認為是100℃,當達到這個溫度時就成了我們常飲用的開水了。當然在特殊環境下,比如高原地區,受海拔高度影響其氣壓比平原地區要低,水的沸點就降低至80℃左右了。從這我們也能看出,水的沸點並不是固定值,它隨環境變化而變化。
  • 水能被加熱到1千攝氏度嗎?一直加熱密封容器中的水會發生什麼?
    水被稱為生命的源泉,每隔一段時間,我們就需要喝水,但我們喝水卻是有講究的,通常情況下,我們都會對水進行加熱處理以後再喝,據說這樣做可以有效地清除掉水裡的細菌。在燒水的時候,我們忽然冒出了一個疑問,那就是水到底可以被加熱到多高的溫度?
  • 真空環境下碳纖維加熱管能否正常工作?
    真空環境下加熱一般採取接觸式加熱和電磁加熱兩種,而紅外線加熱則可以實現不接觸物體即可將物體加熱。兼顧了接觸式加熱的低成本與電磁加熱的非接觸式加熱。有個生活常識大家應該都知道,在西藏高原如果用普通的鍋溫度不需要達到100攝氏度就可以把水燒的沸騰,但若用這水來煮飯是不可以的。為什麼呢?因為高原的空氣稀薄對應水的沸點比較低,水的溫度即使沒有達到常壓下的100攝氏度也會沸騰。那麼這個是什麼原因呢?
  • 一條沸騰的河流,水溫達到了100攝氏度,像剛燒好的開水
    一條沸騰的河流,水溫達到了100攝氏度,像剛燒好的開水我們的「家園」地球一直都充滿著奧妙,即使是人類不停的探索,但在這個世界上仍有很多解不開的謎團。河流有6.4千米長,寬度有25米,深度有6米,所以這條河流也「河如其名」,整條河流的河水都處於一種沸騰的狀態,水溫像剛燒好的開水。「沸水河」平均水溫達到了54攝氏度,最高水溫高達100攝氏度。
  • 為什麼開水燒到100°就上不去了-科技創新-每日科技網-多維度報導...
    【每日科技網】 18世紀瑞典天文學家安德斯·攝爾修斯(Anders Celsius,1701-1744)在1742年創建溫標時,商定了攝氏度的含義是指在1規範大年夜大年夜氣壓下,純真的冰水稠濁物的溫度為0度,水的沸點為100度,其間平均分為100份,每等份為1度,記作1℃
  • 電磁爐加熱1kg水需要多長時間?
    傳統的電熱絲加熱或能源加熱產品已進入白熱化、同質化,其弊端也很明顯,比如效率、環保等問題。致使電磁加熱(IH)應用越來越廣泛,其加熱效率高、節能環保逐漸被眾人所接受,然而在開發中有許多的技術要點還是比較模糊的,比如不同功率下如何選擇線圈盤的參數?
  • 把水燒開之後,繼續燒,會發生什麼?
    當然是水一直沸騰,直到被燒乾為止了!不過那是多麼無聊的一個過程啊,不會有人悠閒到盯著一壺燒開的水一直看,直到裡面一滴水都不剩為止的。那既不有趣,也不安全。既然如此,我們為什麼不做點改動呢?如果我們讓水燒開之後,水蒸氣跑不出去,會怎麼樣?
  • 真空乾燥箱為什麼要先抽真空再加熱呢?
    新一代真空乾燥箱,集公司多年在箱體加熱方面的成功經驗,通過不斷潛心研究,突破傳統技術創造性解決了在熱傳導過程中的「瓶頸」——尋找到完美的熱傳導方式。真空乾燥箱為什麼必須先抽真空再升溫加熱,而不是先升溫加熱再抽真空呢?  產品放入真空烘箱裡抽真空是為了抽去產品材質中可以抽去的氣體成分。如果先加熱產品,氣體遇熱就會膨脹。由於真空烘箱的密封性非常好,膨脹氣體所產生的巨大壓力有可能使觀察窗鋼化玻璃爆裂。這是一個潛在的危險。
  • 一直加熱密封容器中的水會發生什麼?
    水被稱為生命的源泉,每隔一段時間,我們就需要喝水,但我們喝水卻是有講究的,通常情況下,我們都會對水進行加熱處理以後再喝,據說這樣做可以有效地清除掉水裡的細菌。在燒水的時候,我們忽然冒出了一個疑問,那就是水到底可以被加熱到多高的溫度?
  • 水加熱到105度時,發生了神奇的變化,令科學家大跌眼鏡!
    水是一種液體,它會流動,在不同溫度下,它的形態還會發生改變。例如如果它的溫度達到最高沸點100攝氏度,就會變成水蒸氣,這時候它屬於氣態,低於100攝氏度,它都是以液態的形式存在。它變成水蒸氣,還有一個前提條件,那就是必須在標準的大氣壓下進行,水的沸點一旦加熱到100攝氏度,溫度便很難上升了,那麼大氣壓究竟是怎樣形成的呢?
  • 水的沸點是多少度 正常煮沸的水是多少度
    那麼,我們日常喝的水的沸點是多少度呢?一般正常煮沸的水是多少度?下面我們一起來了解。攝氏度 。在一定的溫度下,各種液體的飽和汽壓亦一定。例如,乙醚在20℃時飽和氣壓為5865.2帕(44釐米汞柱)低於大氣壓,溫度稍有升高,使乙醚的飽和汽壓與大氣壓強相等,將乙醚加熱到35℃即可沸騰。液體中若含有雜質,則對液體的沸點亦有影響。液體中含有溶質後它的沸點要比純淨的液體高,這是由於存在溶質後,液體分子之間的引力增加了,液體不易汽化,飽和汽壓也較小。要使飽和汽壓與大氣壓相同,必須提高沸點。
  • 「超臨界水」被發現,在高溫下也不會蒸發,研製成功將造福人類
    ,在自然界中還存在另外一種形態的水,當科學家們發現的時候,都驚呆了,因為它超出了物理規律,即使在高溫下也不會蒸發。自然界中的水,我們常見的液態水是正常溫度下的水,當液態水加熱到100攝氏度時,液態水就會沸騰,然後變成水蒸氣,也就是我們說的水的氣態狀態;當液態水在零下攝氏度時,液態水就會結成冰,也就是我們認識水的另一種狀態——固態,這就是我們對水的普遍認知,也是大自然的發展規律。
  • 水沸騰了卻煮不熟飯,這是為什麼?
    在我們的生活中,總是難免要面對一日三餐,我們都知道在煮飯的過程中,必須要將水煮沸騰,讓其達到100攝氏度的情況下,才能通過持續不斷的加熱,讓這些食物煮熟。此外,如果我們稍稍留意一下的話,就又會發現在煮飯或者燒開水的時候,一旦不小心被這些已經達到沸點的水或者飯燙著了,就會立即將皮膚燙傷,即使是沒有直接接觸到這些水或者食物,也會因為熱蒸汽而將皮膚燙紅。那麼,上面的這些情況在任何時候都是一樣的嗎?其實,並非在任何情況下、任何環境中,那些水都在加熱的情況下,其溫度都可以達到100攝氏度。
  • 科學小實驗:杯子為什麼燒不壞呢?原來是它在作怪!
    大潘:《紙杯燒水》實驗裡,是把裝水的紙杯放在蠟燭上燒,杯子沒有被燒著。(不相信的可以點上方圖片,查看之前的實驗哦)那如果從上方點燃杯子,水會不會漏出來呢?杯子會不會燒掉呢?這裡為什麼要把杯子放在盤子上呢?為什麼要染色呢?2.用點火器點燃塑料杯上邊緣。(注意:本實驗用到明火,請孩子們在家長的監護下操作)3.觀察塑料杯的燃燒情況,發現點燃的塑料杯燃燒到水面處就熄滅了。4.等到水面上方的塑料全部燃燒完後,火焰就跟著熄滅了,並沒有繼續燃燒。
  • 網友:理想狀態下,水從0℃到10℃和90℃到100℃,哪個需要能量多?
    一般我們認為液態水在常壓下比熱容不變,如果不考慮熱量損失的話,根據Q=cmΔt兩者所需能量是一樣大的;實際上影響因素非常多,比如水的定壓比熱容並非定值,加熱過程還會存在熱量損失,還有水的蒸發也會帶走一部分熱量。