Ce sunt bulele în apa clocotită?

Bulele se formează atunci când fierbeți apa. V-ați întrebat vreodată ce se află în interiorul lor? Se formează bule în alte lichide care fierb? Iată o privire asupra compoziției chimice a bulelor, dacă bulele de apă clocotită sunt diferite de cele formate în alte lichide și cum se fierbe apa fără a forma deloc bule.

Fapte rapide: bule cu apă clocotită

• Inițial, bulele din apa clocotită sunt bule de aer.
• Bulele din apă aduse la fierbere rulantă constau în vapori de apă.
• Dacă reîncercați apa, este posibil să nu se formeze bule. Acest lucru poate duce la fierberea explozivă!
• Bulele se formează și în alte lichide. Primele bule constau din aer, urmate de faza de vapori a solventului.

În interiorul bulelor de apă clocotită

Când începeți să fierbeți apa, bulele pe care le vedeți sunt practic bule de aer. Tehnic, acestea sunt bule formate din gazele dizolvate care ies din soluție, astfel încât dacă apa se află într-o atmosferă diferită, bulele ar fi constituite din acele gaze. În condiții normale, primele bule sunt în mare parte azot cu oxigen și un pic de argon și dioxid de carbon.

Pe măsură ce continuați încălzirea apei, moleculele obțin suficientă energie pentru a trece de la faza lichidă la faza gazoasă. Aceste bule sunt vapori de apă. Când vedeți apa la un „fierbere rulantă”, bulele sunt în totalitate vapori de apă. Bulele de vapori de apă încep să se formeze pe site-urile de nucleare, care sunt adesea bule mici de aer, astfel încât apa începe să clocotească, bulele constau dintr-un amestec de aer și vapori de apă.

Atât bulele de aer, cât și bulele de vapori de apă se extind pe măsură ce cresc, deoarece există o presiune mai mică asupra lor. Puteți vedea acest efect mai clar dacă suflați bule sub apă într-o piscină. Bulele sunt mult mai mari cu timpul când ajung la suprafață. Bulele de vapori de apă încep să crească pe măsură ce temperatura devine mai mare, deoarece mai mult lichid este transformat în gaz. Apare aproape ca și cum bulele provin de la sursa de căldură.

În timp ce bulele de aer se ridică și se extind, uneori bulele de vapori se micșorează și dispar pe măsură ce apa se schimbă din starea gazului înapoi în formă lichidă. Cele două locații în care puteți vedea micșorarea bulelor se află în partea de jos a unei tigaie chiar înainte ca apa să fiarbă și la suprafața superioară. La suprafața superioară, o bulă poate sparge și elibera vaporii în aer sau, dacă temperatura este suficient de scăzută, bula se poate micsora. Temperatura la suprafața apei clocotite poate fi mai rece decât lichidul inferior din cauza energiei care este absorbită de moleculele de apă atunci când schimbă fazele.

Dacă permiteți ca apa fiartă să se răcească și să o reîncărcați imediat, nu veți vedea bule de aer dizolvate, deoarece apa nu a avut timp să dizolve gazul. Acest lucru poate prezenta un risc de siguranță, deoarece bulele de aer perturbă suprafața apei suficient pentru a împiedica fierberea explozivă (supraîncălzire). Puteți observa acest lucru cu apă cu microunde. Dacă fierbeți apa suficient de mult timp pentru ca gazele să poată scăpa, lăsați apa să se răcească, apoi reîncărcați-o imediat, tensiunea de suprafață a apei poate împiedica fierberea lichidului, chiar dacă temperatura este suficient de ridicată. Apoi, lovirea containerului poate duce la fierbere bruscă și violentă!

O idee greșită comună pe care oamenii o au este să creadă că bulele sunt formate din hidrogen și oxigen. Când apa fierbe, se schimbă faza, dar legăturile chimice dintre atomii de hidrogen și oxigen nu se rup. Singurul oxigen din unele bule provine din aerul dizolvat. Nu există gaz de hidrogen.

Compoziția bulelor în alte lichide fierbătoare

Dacă fierbeți alte lichide pe lângă apă, același efect apare. Bulele inițiale vor consta din orice gaze dizolvate. Pe măsură ce temperatura se apropie de punctul de fierbere al lichidului, bulele vor fi faza de vapori a substanței.

Fierbere fără bule

În timp ce puteți fierbe apa fără bule de aer, pur și simplu refăcând-o, nu puteți ajunge la punctul de fierbere fără a obține bule de vapori. Acest lucru este valabil și pentru alte lichide, inclusiv pentru metalele topite. Oamenii de știință au descoperit o metodă de prevenire a formării de bule. Metoda se bazează pe efectul Leidenfrost, care poate fi văzut prin stropirea picăturilor de apă pe o tigaie fierbinte. Dacă suprafața apei este acoperită cu un material puternic hidrofob (hidrofob), se formează o pernă de vapori care împiedică fierberea sau fierberea explozivă. Tehnica nu are prea multe aplicații în bucătărie, dar poate fi aplicată și la alte materiale, reducând potențial dragul de suprafață sau controlează procesele de încălzire și răcire a metalelor.