Čo sú bubliny vo vriacej vode?

Bubliny formulár, keď vy prevarte vodu. Premýšľali ste niekedy, čo je v nich? Vytvárajú sa bubliny v iných vriacich tekutinách? Tu je pohľad na chemické zloženie bublín, či sa vriace vodné bubliny líšia od bubliniek vytvorených v iných tekutinách, a na to, ako prevariť vodu bez toho, aby sa vôbec vytvorili nejaké bubliny.

Rýchle fakty: vriace vodné bubliny

Keď prvýkrát začnete vrieť vodu, zobrazené bubliny sú v zásade vzduchové bubliny. Z technického hľadiska sú to bubliny tvorené z rozpustených plynov, ktoré vychádzajú z roztoku, takže ak je voda v inej atmosfére, bubliny by pozostávali z týchto plynov. Za normálnych podmienok sú prvé bubliny väčšinou dusík s kyslíkom a trochu argónu a kyslíka oxid uhličitý.

Ako pokračujete v zahrievaní vody, molekuly získajú dostatok energie na prechod z kvapalnej fázy do plynnej fázy. Tieto bubliny sú vodnou parou. Keď vidíte vodu pri „postupnom varení“, sú bubliny úplne vodnou parou. Bubliny vodnej pary sa začínajú tvoriť na miestach nukleace, ktoré sú často malými vzduchovými bublinami, takže keď sa voda začne vrieť, tvoria ju zmesi vzduchu a vodnej pary.

Vzduchové bubliny aj bublinky vodných pár sa pri stúpaní rozširujú, pretože na ne tlačí menší tlak. Tento efekt vidíte jasnejšie, ak v bazéne fúkate bubliny pod vodou. V čase, keď sa dostanú na povrch, sú bubliny oveľa väčšie. Bubliny vodnej pary sa začínajú zväčšovať, keď sa teplota zvyšuje, pretože sa viac plynu mení na plyn. Skoro sa zdá, že bubliny pochádzajú zo zdroja tepla.

Kým vzduchové bubliny stúpajú a expandujú, niekedy sa bublinky pár zmenšujú a miznú, keď sa voda mení zo stavu plynu späť do kvapalnej formy. Dve miesta, kde môžete vidieť, že sa bubliny zmenšujú, sa nachádzajú na spodnej časti panvy tesne pred vodou a na hornom povrchu. Na hornom povrchu môže bublina prasknúť a uvoľniť pary do vzduchu, alebo ak je teplota dostatočne nízka, môže sa zmenšiť. Teplota na povrchu vriacej vody môže byť chladnejšia ako spodná tekutina kvôli energii, ktorá je absorbovaná molekulami vody, keď menia fázy.

Ak necháte prevarenú vodu ihneď vychladnúť reboil to, neuvidíte bublinky rozpusteného vzduchu, pretože voda nemala čas rozpustiť plyn. To môže predstavovať bezpečnostné riziko, pretože vzduchové bubliny naruší povrch vody natoľko, aby zabránili výbušnému varu (prehriatiu). Môžete to pozorovať pomocou voda mikrovlná. Ak vodu varíte dostatočne dlho na to, aby unikli plyny, nechajte ju vychladnúť a potom ju okamžite znovu vylejte, povrchové napätie vody môže zabrániť varu kvapaliny, aj keď je jej teplota vysoká dosť. Náraz nádoby potom môže viesť k náhlemu prudkému varu!

Jednou z bežných mylných názorov je presvedčenie, že bubliny sú vyrobené z vodíka a kyslíka. Keď voda vrie, mení fázu, ale chemické väzby medzi atómami vodíka a kyslíka sa nerozbijú. Jediný kyslík v niektorých bublinách pochádza z rozpusteného vzduchu. Neexistuje žiadny vodík.

Ak okrem vody uvaríte aj iné tekutiny, nastane rovnaký účinok. Počiatočné bubliny budú pozostávať z akýchkoľvek rozpustených plynov. Keď sa teplota blíži bodu varu kvapaliny, budú bubliny tvoriť parnú fázu látky.

Kým vodu môžete variť bez vzduchových bublín jednoducho jej opätovným varením, nemôžete dosiahnuť bod varu bez toho, aby ste dostali bublinky pary. Platí to pre iné kvapaliny, vrátane roztavených kovov. Vedci objavili spôsob prevencie tvorby bublín. Metóda je založená na Leidenfrostov efekt, čo je vidieť na kropenie kvapiek vody na horúcej panvici. Ak je povrch vody potiahnutý vysoko hydrofóbnym (vodu odpudzujúcim) materiálom, vytvára sa vankúšik pary, ktorý zabraňuje prebublávaniu alebo výbušnému varu. Táto technika nemá v kuchyni veľa uplatnenia, ale môže sa použiť aj na iné materiály, čo potenciálne znižuje odpor povrchu alebo reguluje procesy ohrevu a ochladzovania kovov.