§ 21. Кипение

Кипение отличается от испарения тем, что образование пара происходит не только с поверхности, но и внутри жидкости. При нагревании на стенках и дне сосуда появляются пузырьки, содержащие газ и водяной пар. По мере повышения температуры давление насыщенного пара внутри них увеличивается. Когда условия позволяют пузырькам расти и подниматься к поверхности, начинается интенсивное парообразование во всём объёме жидкости, сопровождаемое характерным движением пузырьков.

Температура кипения зависит от вещества и давления. Для воды при нормальном атмосферном давлении она составляет около ста градусов Цельсия. Если внешнее давление уменьшить, кипение начинается при более низкой температуре. Поэтому в высокогорных условиях вода кипит раньше по температуре, но это не обязательно ускоряет приготовление пищи. При повышенном давлении температура кипения возрастает. Утверждение «вода всегда кипит при ста градусах» без указания давления неполно.

Во время равновесного кипения чистой жидкости при постоянном давлении её температура практически не меняется, хотя энергия продолжает поступать. Эта энергия расходуется на превращение жидкости в пар и связанное с ним изменение состояния вещества. Увеличение мощности нагрева главным образом усиливает скорость образования пара. Оно не приводит к такому же росту температуры кипящей воды в открытом сосуде, пока сохраняются те же давление и состав жидкости.

На графике нагревания сначала виден рост температуры, а затем участок кипения, близкий к горизонтальному. Для расчётов нужно разделять нагревание до кипения и парообразование. Пар непосредственно над кипящей водой при равновесных условиях имеет примерно ту же температуру, однако способен передать дополнительную энергию при конденсации. Наблюдать кипение следует безопасно: горячие поверхности, жидкость и пар могут вызвать ожоги, а закрытый нагреваемый сосуд опасен из-за роста давления.