נוסח השאלה המלא: כאשר לוקחים כלי סגור מלא עד מחציתו במים הנמצא בשיווי משקל בטמפרטורת החדר ושואבים את אדי המים- בשלב מסוים יתחילו המים לרתוח. מדוע?

נקודת הרתיחה של נוזל מוגדרת כטמפרטורה בה לחץ האדים של הנוזל שווה ללחץ האטמוספרי.
טמפרטורת הרתיחה של מים בגובה פני הים (לחץ של 760 מ"מ כספית) היא 100 מעלות צלסיוס.
כאשר יוצרים סביבה מבודדת (כלי סגור) בעלת ואקום חלקי הרי שלחץ האוויר ירד. כאשר לחץ האוויר יגיע לנקודת לחץ האדים של הנוזל הנוזל יתחיל לרתוח בטמפרטורת החדר.
אם נרתיח מים לקפה ליד ים המלח (נמוך מפני הים) טמפרטורת הרתיחה תהיה גבוה מ100 מעלות צלסיוס; לעומת זאת אם נרתיח מים על פסגת האוורסט המים ירתחו בטמפרטורה של כ70 מעלות צלסיוס.

מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

9 תגובות

  • משה

    רתיחה במזרק וקירור

    ברצוני לשאול...
    ראיתי שני סרטים בנושא הורדת לחץ של מים ( במזרק) ואז המים קופאים או רותחים

    https://www.youtube.com/watch?v=I5mkf066p-U

    https://www.youtube.com/watch?v=pOYgdQp4euc

    לא הבנתי - מעונין להסביר לתלמידים מה קורה על פי תורת החלקיקים
    בניסוי אחד בהורדת לחץ של מים במזרק מים נרתחים
    בניסוי שני בתוך "פעמון" כוס של מים בוואקום נהיית קרח
    אז מה האמת? האם יש כאן תהליך כפול?
    תוכל להסביר לי בבקשה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    רתיחה במזרק וקירור - תשובות

    שלום משה

    צריך להבהיר לתלמידים ש-100 מעלות זאת לא טמפרטורה 'קדושה' או אפילו מייצגת איזה תכונה פיזיקאלית פנימית אמיתית של מים.

    100 מעלות  - זאת טמפרטורת הרתיחה של מים בלחץ של אטמוספירה אחת (שנמצא בגובה פני הים).

    אם מודדים טמפ' רתיחה של מים בגבהים אחרים, מקבלים טמפרטורות אחרות, למשל:

    בים המלח – הם רותחים ב- 101 או 102 מעלות

    אם מודדים טמפ' רתיחה של מים על הר האברסט, הם רותחים ב- 70-80 מעלות. (המספר המדוייק  גם תלויים בלחץ הריגעי בזמן המדידה באוורסט, אך זה הטווח).

    למעשה – רתיחה של נוזל תלוייה בלחץ האוויר החיצוני.

    בכל טמפ' מים מתאדים (ולכן למשל כביסה מתייבשת על חבל, גם בטמפ' של 15 מעלות) . רתיחה מתרחשת כאשר לחץ האדים של המים (=הלחץ שיווי משקל שנוצר בכלי שרוקן מאוויר ושמו בו מעט מים בתחתית) שווה ללחץ החיצוני. אם הלחץ החיצוני נמוך – אז הרתיחה תתרחש בטמפ' נמוכה יותר. אפילו ב-15 מעלות או 1 מעלה.

    אם (לצורך הדוגמא) לחץ האדים של מים ב15 מעלות הוא 0.01 אטמוספירה אז ברגע שנשאב ונגיע ללחץ זה תתרחש רתיחה – שזה בעצם אידוי מכל חלקי המים, ולא רק מפני השטח העליונים. בגלל זה יש בועות בכל חלקי הנוזל בזמן הרתיחה. אפשר לחשוב על זה מהכיוון החלקיקי – שאם יש לחץ חיצוני, חלקיקי הגז החיצוני מתנגשים בפני המים וממתנים את ההתאדות. אם שום דבר לא לוחץ עליהם מתרחשת התאדות סוערת כי אין שום כוח שמתנגד להתאדות.

    לגבי קפאון המים – בגלל שכשמים מתאדים הם 'גונבים' אנרגיה מהסביבה, כמו למשל כשזיעה מתאדה מהגוף היא 'לוקחת' ממנו אנרגיה, ומקררת אותו, אז –

    כאשר שואבים כוס מים, וכופים עליהם אידוי מהיר, הם לוקחים אנרגיה מהמים שנשארים בכוס, ומקררים אותם, עד קיפאון.

    זה עיקרון הפעולה של 'מכונות שלג' רבות, שמיצרות שלג באתרי סקי, ראה החלק האחרון בכתבה שלנו, על המדע מאחורי סקי.

    או הסבר באנגלית כאן: http://www.ide-snowmaker.com/vacuum-ice-maker-vim/

    כלומר כאן זה תהליך כפול – הורדת לחץ, שמובילה לאידוי מהיר מאוד (רתיחה), שבמהלכו נצרכת הרבה אנרגיה מהסביבה הקרובה = משאר חלקי המים, שגורם לקירור ואפילו קפיאת המים.

    בברכה,
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • משה

    תודה

    המון המון תודה
    תודה על הסברייך,חזקו בי את הידע ללמד נושר מרתק זה.
    יש לי גם סרט על הרתחת המים סמוך לפיסגת האוורסט.....76 מעלות.
    הבנתי ושוב המון תודה
    בברכה
    משה

  • שמוליק

    טמפרטורת רתיחה

    האם בכל פעם שאני נמצא באותו גובה מפני המים ברגע שהמים רתחו בבישול זה מחייב שזה הגיע לאותה הטמפרטורה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לא בדיוק

    בקרוב טוב - כן. בפועל - לא בדיוק. טמפרטורת הרתיחה תלוייה בלחץ האוויר החיצוני, בלחץ גבוה - הטמפרטורת רתיחה עולה, ובלחץ נמוך טמפרטורת הרתיחה יורדת. בגלל שינויי מזג האוויר לחץ האוויר אינו קבוע אלא משתנה כל הזמן (רמה או שקע ברומטרי) מה שאומר שטמפרטורת הרתיחה המדוייקת משתנה כל הזמן לפי תנאי מזג האוויר.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • שמוליק

    שאלת הבהרה

    אני חושב שאולי לא ניסחתי את עצמי כראוי, האם אחרי שהמים הגיעו לטמפרטורת הרתיחה הם יכולים להתחמם עוד ?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    להתחמם עוד

    לא, ברגע שהמים הגיעו לרתיחה הם נשמרים באותה טמפרטורה. שוב - כל עוד אתה שומר על לחץ קבוע כל הזמן.

  • יעקב

    כשמרתיחים מים לאורך זמן,

    כשמרתיחים מים לאורך זמן, אפילו כמה ימים, הבועות ממשיכות לעלות.
    ממה מורכבות הבועות ולמה הן לא נגמרות?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    הבועות...

    הבועות מורכבות מאדי מים, כלומר מים שהפכו לגז. ולכן כל עוד יש מים יהיו בועות...

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע