为什么水沸腾要100度,为什么100度的水还不会沸腾

首页 > 生活常识 > 作者:YD1662024-03-26 04:18:30

一、烧水沸腾时的温度是100°是怎么回事?

我们来看看摄氏度的含义,摄氏度的定义是指在1个标准大气压下,纯净的冰水混合物温度为0度,水沸腾的温度为100度,将其中间平分为100份,每一份为1度。

所以说,这个100°是规定出来的,不是开水烧到100°上不去,而是水烧开的温度定为100°,它就算是101°、110°,也将它定为了100°(前提是1个标准大气压下)。

摄氏温标是18世纪瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯创立的,于1954年第十届国际度量衡大会正式命名,并用他的姓氏第一个字母C表示。国际上常用的温标还有华氏温标、热力学温标、兰金温标等。

为什么水沸腾要100度,为什么100度的水还不会沸腾(1)

二、沸腾的水温度能达到110℃吗?

答案是肯定的。沸腾是一定温度下液体内部和表面同事发生剧烈的汽化现象。沸点是液体沸腾时的温度,沸点与环境压力有关,压力约高沸点约高。

在国际摄氏温标定义水的沸腾温度是在1个标准大气压下进行的,如果水受到的压力增大,其沸腾是的温度也就相应提高。这个也就是高压锅的原理。高压锅利用密闭的空间保留水蒸气,使锅内压力升高,水沸腾时的温度可超过100℃,饭更容易熟。相反,在海拔较高的地区,大气压较低,如我国的西藏地区,烧水煮饭沸腾时的温度往往达不到100℃。

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其实还有两部分:一,为什么存在一个现象叫做“气液相变”;二,为什么水在一个大气压下的气液相变温度被设置为了100摄氏度。

一,为什么会有气液相变?

气液相变是一个非常普遍的现象,远远不限于水,几乎任何物质都可以发生(除了那些在变成气体之前就分解了的物质之外,例如硝酸铵)。

这个现象的基本原因,是能量与熵之间的竞争。熵是什么?大致而言,熵是对体系无序程度的量度。在给定的温度、压强条件下,体系总是倾向于有更低的能量、更高的熵,但这两个因素常常是矛盾的,所以就出现了取舍。

液体跟气体相比,分子之间的距离近,相互作用强(在这里相互作用是吸引的),所以液体的能量低于气体。但是液体中分子的运动受到其他分子的限制,好比你站在一辆拥挤的公共汽车上,你的运动范围和姿势取向都需要考虑到于周围的人,你肯定很不自在。这就意味着,液体的熵低于气体。

因此,能量的因素有利于液体,而熵的因素有利于气体。能量和熵的量纲并不相同,熵乘以温度是能量的量纲。因此,你真正比较的,一边是能量,另一边是熵乘以温度。

在温度较低时,能量的因素胜出,所以体系处于液态。在温度较高时,熵的因素胜出,所以体系处于气体。两者刚好相等的时候,就是相变。

在气液相变的过程中,液体和气体处于同样的温度,即沸点。如果提供更多的热量,只是使更多的液体变成气体,不会使液体或气体的温度升高。只有当液体完全气化了,外加的热量才会使气体的温度进一步升高。

为什么水沸腾要100度,为什么100度的水还不会沸腾(3)

二,为什么水在一个大气压下的沸点被设置在了100摄氏度?

因为摄氏温标就是这么规定的。水是相当常见的物质,人们把水的凝固点规定为0摄氏度,沸点规定为100摄氏度,然后把温度计在这个区间内等分为100份,规定水银每上升一格就是一度。

这其实只是人为的规定而已,并不是大自然的基本常数,因为它取决于压强。如果外部压强不是一个大气压,好比你在高原上,水的沸点就不是100摄氏度了。

那么,有没有可能设计一种更好的温标呢?可以。水的三相点,即气态液态固态共存的那个温度和压强,就是确定不变的。

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水的三相点

在摄氏温标中,水的三相点温度是0.01摄氏度。在国际温标中,规定水的三相点温度为273.16开尔文,它跟绝对零度之间分成273.16份,每一份就是1开尔文。这个温标就比摄氏温标科学得多

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