Wenn wir einen Topf mit Wasser ins Feuer legen, beginnt er sich zu erwärmen. Aber wann kommt der Moment, wenn das Wasser kocht? Diese Frage interessiert viele, besonders diejenigen, die gerne in der Küche experimentieren oder wissenschaftliche Forschung betreiben.
Einer der wichtigsten Punkte, die die Siedezeit von Wasser bestimmen, ist der atmosphärische Druck. Die Atmosphäre ist ein riesiger Tank mit Luft, der die Erde umgibt. Durch den Druck dieser Luft auf das Wasser durch eine kalte Uhr müssen die Wassermoleküle den Luftdruck an jedem Teil des Wassers überwinden, um ihn in Dampf umzuwandeln. Das für die detaillierte Bestimmung des Wertes eines solchen Drucks verwendete Barometer ist weithin bekannt. Es ist dieser Druck, der eine wichtige Rolle bei der Bestimmung des Siedepunkts von Wasser spielt.
Hier ist die Formel, mit der Sie die Siedezeit von Wasser auf verschiedenen Ebenen der Meeresoberfläche bestimmen können: t = -6.42857 * h + 100. Hier wird die Kochzeit für Wasser Minuten der Siedepunkt von Wasser Celsius sein, und die Höhe des Geländes über dem Meeresspiegel wird ein numerischer Parameter sein Barometer, das in den Luftdruck der mmHg-Säule einbezogen ist, die in der Wissenschaft definiert sind und ungefähr 760 entspricht.
Wie man die Kochzeit von Wasser bestimmt
Die Grundformel, mit der Sie die Siedezeit von Wasser bestimmen können, basiert auf den folgenden Variablen:
- Masse der Substanz (m) - wassermenge in Gramm oder Kilogramm;
- Verdampfungswärme (L) - die Menge an Wärme, die benötigt wird, um eine bestimmte Menge an Substanz aus dem flüssigen Zustand in einen Dampf zu übertragen;
- Leistung der Wärmequelle (P) - die Menge an Wärme, die pro Zeiteinheit freigesetzt und dem Wasser übertragen wird.
Mit diesen Variablen können Sie die Siedezeit von Wasser mit der folgenden Formel bestimmen:
t = (m * L) / P
- t - die Kochzeit des Wassers in Sekunden (s);
- m - wassergewicht in Gramm (g) oder Kilogramm (kg);
- L - die Wärme der Wasserdampfbildung (bei konstantem Druck) beträgt 2 260 KJ / kg;
- P - die Leistung der Wärmequelle in Kilowatt (kW).
Wenn Sie diese Formel anwenden und bekannte Variablenwerte ersetzen, können Sie die Siedezeit von Wasser in einer bestimmten Situation bestimmen.
Zum Beispiel kann bei 1 Liter Wasser (Masse m = 1000 g) bei Verwendung eines elektrischen Kessels mit einer Leistung von 2 kW (P = 2 kW) die Siedezeit wie folgt bestimmt werden:
t = (1000 * 2 260) / 2 = 1 130 sekunden
Auf diese Weise kocht das Wasser nach etwa 18 Minuten und 50 Sekunden.
Angesichts dieser einfachen Prinzipien und der Verwendung einer Formel zur Bestimmung der Siedezeit von Wasser kann man sich beim Kochen oder bei chemischen Experimenten leicht an der Zeit orientieren.
Berechnungsformel
Die Kochzeit von Wasser kann mit Hilfe der Gleichung berechnet werden:
- t - Kochzeit des Wassers (in Sekunden)
- T - Der Siedepunkt des Wassers (in Grad Celsius)
- T₀ - die Anfangstemperatur des Wassers (in Grad Celsius)
- c - spezifische Wärmekapazität von Wasser (ungefähr 4,186 J / (g * ° C))
- m - Wassermasse (in Gramm)
Diese Formel basiert auf dem Gesetz der Energieeinsparung. Wenn das Wasser kocht, wird die gesamte freigesetzte Energie verbraucht, um die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen zu überwinden und das Wasser aus dem flüssigen Zustand in das gasförmige zu übertragen. Die Wassertemperatur ändert sich dabei nicht und ist gleich dem Siedepunkt. Durch die Umwandlung der Gleichung ist es möglich, eine Formel für die Berechnung der Siedezeit zu erhalten.
Prinzipien der Physik
Eines der Grundprinzipien, die den Prozess des Kochens bestimmen, ist das Boyle-Mariott-Gesetz. Nach diesem Gesetz ist der Gasdruck bei konstanter Temperatur und Menge des Stoffes umgekehrt proportional zu seinem Volumen. Folglich erhöht sich beim Erhitzen der Flüssigkeit der Dampfdruck, was zur Bildung von Blasen und dann zum Kochen führt.
Ein weiteres wichtiges Prinzip, das mit dem Kochen verbunden ist, ist das Gesetz von Charles. Nach diesem Gesetz ist das Gasvolumen bei konstantem Druck proportional zu seiner Temperatur. Wenn das Wasser erhitzt wird, erhöht sich daher sein Volumen, was zur Bildung von Blasen und zum Kochen führt.
Es muss auch das Gay-Lussac-Gesetz berücksichtigt werden, das besagt, dass das bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck eingenommene Gasvolumen proportional zur Anzahl der Gasmoleküle ist. Wenn Wasser unter dem Einfluss von Wärme gekocht wird, erhalten die Wassermoleküle Energie und ihre Bewegung wird intensiver, was zu einer Erhöhung des Dampfvolumens führt.
| Prinzipien der Physik im Zusammenhang mit dem Kochen von Wasser: |
|---|
| Das Boyle-Mariott-Gesetz |
| Charles 'Gesetz |
| Das Gesetz des schwulen Lussaks |
