Zašto je osoba počela da ključa vodu pre nego što je popije? Ispravno, da se zaštitite od mnogih patogenih bakterija i virusa. Ova tradicija došla je na teritoriju srednjovjekovne Rusije još prije Petra Velikog, iako se vjeruje da je upravo on donio prvi samovar u zemlju i uveo obred nežurnog večernjeg ispijanja čaja. Naime, naši ljudi su u staroj Rusiji koristili neku vrstu samovara za pravljenje pića od bilja, bobica i korijena. Kuhanje je ovdje bilo potrebno uglavnom za ekstrakciju korisnih biljnih ekstrakata, a ne za dezinfekciju. Zaista, tada se nije ni znalo za mikrokosmos u kojem žive ove bakterije i virusi. Međutim, zahvaljujući ključanju, našu zemlju su zaobišle globalne pandemije strašnih bolesti poput kolere ili difterije.
Celzijeva skala
Veliki meteorolog, geolog i astronom iz Švedske, Anders Celsius, prvobitno je koristio vrednost od 100 stepeni da označi tačku smrzavanja vode u normalnim uslovima, a tačka ključanja vode je uzeta kao nula stepeni. I nakon togasmrti 1744. godine, ništa manje poznata ličnost, botaničar Carl Linnaeus i nasljednik Celzijusa Morten Strömer, okrenuo je ovu vagu naopačke radi lakšeg korištenja. Međutim, prema drugim izvorima, sam Celsius je to učinio neposredno prije svoje smrti. Ali u svakom slučaju, stabilnost čitanja i razumljiva matura uticali su na široku upotrebu njegove upotrebe među najprestižnijim naučnim profesijama u to vreme - hemičarima. I, uprkos činjenici da je naopaka oznaka skale na 100 stepeni postavljala tačku stabilnog ključanja vode, a ne početak njenog zamrzavanja, vaga je počela da nosi ime svog primarnog tvorca, Celzijusa.
ispod atmosfere
Međutim, nije sve tako jednostavno kao što se čini na prvi pogled. Gledajući bilo koji dijagram stanja u P-T ili P-S koordinatama (entropija S je direktna funkcija temperature), vidimo koliko su temperatura i pritisak blisko povezani. Tačka ključanja vode također se mijenja sa pritiskom. I svaki penjač je dobro svjestan ovog svojstva. Svako ko je barem jednom u životu shvatio visine preko 2000-3000 metara nadmorske visine zna koliko je teško disati na visini. To je zato što što više idemo, zrak postaje tanji. Atmosferski pritisak pada ispod jedne atmosfere (ispod N. O., odnosno ispod "normalnih uslova"). Tačka ključanja vode takođe opada. U zavisnosti od pritiska na svakoj nadmorskoj visini, može da ključa na osamdeset i šezdeset stepeni Celzijusa.
Šporeti pod pritiskom
Međutim, treba imati na umu da iako glavni mikrobi umiru na temperaturama iznad šezdeset stepeni Celzijusa, mnogi mogu preživjeti na osamdeset stepeni ili više. Zato postižemo kipuću vodu, odnosno dovodimo njenu temperaturu do 100°C. Međutim, postoje zanimljivi kuhinjski aparati koji vam omogućavaju da skratite vrijeme i zagrijete tekućinu na visoke temperature, a da pritom ne prokuvate i ne izgubite masu isparavanjem. Shvativši da se tačka ključanja vode može mijenjati u zavisnosti od pritiska, inženjeri iz Sjedinjenih Država, na osnovu francuskog prototipa, predstavili su svijetu ekspres lonac 1920-ih. Princip njegovog rada zasniva se na činjenici da je poklopac čvrsto pritisnut uz zidove, bez mogućnosti uklanjanja pare. Unutra se stvara povećan pritisak, a voda ključa na višim temperaturama. Međutim, takvi uređaji su prilično opasni i često su doveli do eksplozija i ozbiljnih opekotina kod korisnika.
Idealno
Pogledajmo kako proces dolazi i prolazi. Zamislite idealno glatku i beskonačno veliku površinu grijanja, gdje je distribucija topline ujednačena (na svaki kvadratni milimetar površine isporučuje se ista količina toplotne energije), a koeficijent hrapavosti površine teži nuli. U ovom slučaju, na br. y. ključanje u laminarnom graničnom sloju počet će istovremeno na cijeloj površini i nastati trenutno, odmah isparavajući cijelu jediničnu zapreminu tekućine koja se nalazi na njegovoj površini. Ovo su idealni uslovi, u stvarnom životu to se ne dešava.
Reality
Hajde da saznamo koja je početna tačka ključanja vode. U zavisnosti od pritiska, on takođe menja svoje vrednosti, ali glavna stvar je u tome. Čak i ako uzmemo najglatkiji, po našem mišljenju, pan i stavimo ga pod mikroskop, tada ćemo u njegovom okularu vidjeti neravne ivice i oštre česte vrhove koji strše iznad glavne površine. Toplina se na površinu tiganja, pretpostavljamo, dovodi ravnomjerno, iako u stvarnosti ni to nije sasvim tačna tvrdnja. Čak i kada je tiganj na najvećem plameniku, temperaturni gradijent je neravnomjerno raspoređen na šporetu, a uvijek postoje lokalne zone pregrijavanja odgovorne za rano ključanje vode. Koliko je stepeni istovremeno na vrhovima površine iu njenim nizinama? Površinski vrhovi s neprekidnim dovodom topline zagrijavaju se brže od nizina i takozvanih depresija. Štaviše, okruženi sa svih strana vodom niske temperature, bolje daju energiju molekulima vode. Toplotna difuzivnost vrhova je jedan i po do dva puta veća od one u nizinama.
Temperature
Zato je početna tačka ključanja vode oko osamdeset stepeni Celzijusa. Pri ovoj vrijednosti, površinski vrhovi daju dovoljno topline da trenutno proključa tekućina i formiraju prve mjehuriće vidljive oku, koji bojažljivo počinju da se dižu na površinu. Kolika je tačka ključanja vodenormalan pritisak - pitaju se mnogi. Odgovor na ovo pitanje možete lako pronaći u tabelama. Pri atmosferskom pritisku uspostavlja se stabilno ključanje na 99,9839 °C.
