PRENOS TEPLA POČAS VARU A KONDENZÁCIE

PRENOS TEPLA POČAS VARU

Vriaci je proces intenzívneho odparovania, ku ktorému dochádza v celom objeme kvapaliny, ktorá má teplotu nasýtenia alebo je mierne prehriata v porovnaní s teplotou nasýtenia, s tvorbou bublín pary. Počas procesu fázovej transformácie sa absorbuje výparné teplo. Proces varu zvyčajne zahŕňa pridanie tepla do vriacej kvapaliny.

Režimy varu v kvapaline.

Rozlišuje sa medzi varom kvapalín na pevnej teplovýmennej ploche, na ktorú sa teplo privádza zvonka, a varom v objeme kvapaliny.

Pri vare na pevnom povrchu sa na určitých miestach tohto povrchu pozoruje tvorba parnej fázy. Pri objemovom vare parná fáza vzniká samovoľne priamo v objeme kvapaliny vo forme jednotlivých bublín pary. Objemový var môže nastať len vtedy, keď sa kvapalná fáza prehreje výraznejšie vzhľadom na teplotu nasýtenia pri danom tlaku ako var na pevnom povrchu. K výraznému prehriatiu môže dôjsť napríklad pri prudkom uvoľnení tlaku v systéme. Objemový var môže nastať, keď sú v kvapaline vnútorné zdroje tepla.

V modernej energetike a technike sa zvyčajne stretávame s procesmi varu na pevných vykurovacích plochách (povrchy rúr, steny kanálov atď.). Tento typ varu je diskutovaný najmä nižšie.

Mechanizmus prenosu tepla pri vare zárodkov sa líši od mechanizmu prenosu tepla pri konvekcii jednofázovej kvapaliny prítomnosťou dodatočného prenosu hmoty a tepla bublinami pary z hraničnej vrstvy do objemu vriacej kvapaliny. To vedie k vysokej intenzite prenosu tepla počas varu v porovnaní s konvekciou jednofázovej kvapaliny.

Aby došlo k procesu varu, musia byť splnené dve podmienky: prítomnosť prehriatia kvapaliny vzhľadom na teplotu nasýtenia a prítomnosť centier odparovania.

Prehriatie kvapaliny má maximálnu hodnotu priamo na ohrievanej teplovýmennej ploche. Na nej sú centrá tvorby pary v podobe nerovností stien, vzduchových bublín, prachových častíc a pod. Preto dochádza k tvorbe parných bublín priamo na teplovýmennej ploche.

Obrázok 3.1 – režimy varu kvapaliny v neobmedzenom objeme: a) bublinkové; b) – prechodné; c) - film

Na obr. 3.1. schematicky znázorňuje režimy varu kvapaliny v neobmedzenom objeme. o bublinový režim varu (obr. 3.1,a) pri zvyšovaní teploty vykurovacej plochy t c a podľa toho sa zvyšuje počet aktívnych vaporizačných centier a proces varu sa stáva čoraz intenzívnejší. Parné bubliny sa pravidelne odlamujú od povrchu a plávajúc na voľnú hladinu ďalej zväčšujú svoj objem.

So zvyšujúcou sa teplotou tlak Δ t tepelný tok, ktorý sa odvádza z vykurovacej plochy do vriacej kvapaliny, sa výrazne zvyšuje. Všetko toto teplo sa nakoniec využije na vytvorenie pary. Preto rovnica tepelnej bilancie pre varenie má tvar:

Kde Q- tepelný tok, W; r- teplo fázového prechodu kvapaliny, J/kg; G p- množstvo pary vzniknutej za jednotku času v dôsledku varu kvapaliny a odstránenej z jej voľného povrchu, kg/s.

Tepelný tok Q s rastúcim teplotným rozdielom Δ t nerastie donekonečna. Pri určitej hodnote Δ t dosahuje maximálnu hodnotu (obr. 3.2), a s ďalším nárastom Δ t začína klesať.

Obrázok 3.2 – Závislosť hustoty tepelného toku q

z teplotného rozdielu Δ t pri varení vody vo veľkom objeme pri atmosférickom tlaku: 1- ohrev na teplotu nasýtenia; 2 – bublinkový režim; 3 – prechodný režim; 4 – filmový režim.

Uveďte oblasti 1, 2, 3 a 4

Režim bublinkového varu prebieha v časti 2 (obr. 3.2), kým sa nedosiahne maximálny odvod tepla v bode q 1 kr, tzv prvá kritická hustota tepelného toku. Pre vodu pri atmosférickom tlaku je prvá kritická hustota tepelného toku ≈ W/m2; zodpovedajúca kritická hodnota teplotného rozdielu W/m 2. (Tieto hodnoty platia pre podmienky vriacej vody s voľným pohybom vo veľkom objeme. Pre iné podmienky a iné kvapaliny budú hodnoty iné).

Pri väčšom Δ t prichádza prechodný režim varu (obr. 3.1, b). Vyznačuje sa tým, že ako na samotnej výhrevnej ploche, tak aj v jej blízkosti bubliny plynule navzájom splývajú a vytvárajú sa veľké parné dutiny. Z tohto dôvodu je prístup kvapaliny k samotnému povrchu postupne čoraz ťažší. Na určitých miestach povrchu sa objavujú „suché“ škvrny; ich počet a veľkosť sa neustále zvyšujú so zvyšujúcou sa povrchovou teplotou. Takéto oblasti sú akoby vylúčené z výmeny tepla, pretože k odvodu tepla priamo do pary dochádza oveľa menej intenzívne. To určuje prudký pokles tepelného toku (časť 3 na obr. 3.2) a súčiniteľa prestupu tepla v oblasti prechodného režimu varu.

Nakoniec sa pri určitom teplotnom poklese celá vykurovacia plocha pokryje súvislým filmom pary, ktorý odtláča kvapalinu od povrchu. Odteraz to prebieha filmový režim varu (obr. 3.1, V). V tomto prípade sa prenos tepla z vykurovacej plochy do kvapaliny uskutočňuje konvekčnou výmenou tepla a žiarením cez parný film. Intenzita prenosu tepla v režime varu filmu je pomerne nízka (časť 4 na obr. 3.2). Parný film zažíva pulzácie; para, ktorá sa v ňom periodicky hromadí, sa odlamuje vo forme veľkých bublín. V momente varu filmu je tepelné zaťaženie odstránené z povrchu a teda aj množstvo vytvorenej pary minimálne. Tomu zodpovedá obr. 3,2 bodu q 2 kr, tzv druhá kritická hustota tepelného toku. Pri atmosférickom tlaku vody je okamih začiatku varu filmu charakterizovaný teplotným rozdielom ≈150 °C, t.j. povrchovou teplotou t c je približne 250 °C. Ako sa teplotný rozdiel zväčšuje, odovzdáva sa stále viac tepla v dôsledku výmeny tepla sálaním.

Všetky tri režimy varu možno pozorovať v opačnom poradí, ak sa napríklad rozžeravený masívny kovový produkt ponorí do vody na ochladenie. Voda vrie, ochladzovanie tela prebieha najskôr pomerne pomaly (varenie filmu), potom sa rýchlosť ochladzovania rýchlo zvyšuje (prechodový režim), voda začne periodicky zmáčať povrch a najvyššiu rýchlosť poklesu povrchovej teploty dosiahneme v r. konečná fáza ochladzovania (varenie jadier). V tomto príklade dochádza v priebehu času k varu za nestabilných podmienok.

Na obr. Obrázok 3.3 ukazuje vizualizáciu režimov varu bubliniek a filmu na elektricky vyhrievanom drôte vo vode.

ryža. 3.3 vizualizácia režimov varu bubliniek a filmu na elektricky vyhrievanom drôte: a) - bublinkový a b) režim varu filmu.

V praxi sa tiež často stretávame s podmienkami, kedy sa na povrch privádza fixný tepelný tok, t.j. q= konšt. To je typické napríklad pre tepelné elektrické ohrievače, palivové články jadrových reaktorov a približne v prípade sálavého ohrevu povrchu zo zdrojov s veľmi vysokou teplotou. V podmienkach q= konštantná povrchová teplota t c a podľa toho aj teplotný rozdiel A t závisí od režimu varu kvapaliny. Ukazuje sa, že za takýchto podmienok dodávky tepla nemôže prechodový režim existovať stacionárne. Výsledkom je, že proces varu získava množstvo dôležitých vlastností. S postupným zvyšovaním tepelnej záťaže q teplotný rozdiel Δ t sa zvyšuje v súlade s čiarou režimu varu zárodkov na obr. 3.2 a proces sa vyvíja rovnakým spôsobom, ako je opísané vyššie. Nové podmienky nastanú, keď hustota dodávaného tepelného toku dosiahne hodnotu, ktorá zodpovedá prvej kritickej hustote tepelného toku q cr1. Teraz s akýmkoľvek miernym (aj náhodným) zvýšením hodnoty q existuje prebytok medzi množstvom tepla dodávaného na povrch a týmto maximálnym tepelným zaťažením q kr1, ktorý možno stiahnuť do vriacej tekutiny. Tento prebytok ( q-q cr1) spôsobuje zvýšenie povrchovej teploty, t.j. začína nestacionárne zahrievanie materiálu steny. Vývoj procesu nadobúda krízový charakter. V zlomku sekundy sa teplota materiálu vykurovacej plochy zvýši o stovky stupňov a iba ak je stena dostatočne žiaruvzdorná, kríza sa šťastne skončí v novom stacionárnom stave, ktorý zodpovedá oblasti varu filmu na veľmi vysokom povrchu. teplota. Na obr. 3.2 tento krízový prechod z režimu varu jadier do režimu varu vo filme je konvenčne znázornený šípkou ako „skok“ z krivky varu jadra na čiaru varu vo filme pri rovnakom tepelnom zaťažení q cr1. To je však zvyčajne sprevádzané roztavením a zničením vykurovacej plochy (vyhorenie).

Druhou vlastnosťou je, že ak dôjde ku kríze a vytvorí sa režim varu filmu (povrch sa nezničí), potom sa pri znížení tepelného zaťaženia zachová varenie filmu, t.j. pozdĺž filmu bude prebiehať opačný proces. varná čiara (obr. 3.2). Iba pri dosiahnutí q Kvapalina kr2 začína opäť v jednotlivých bodoch, aby periodicky dosahovala (navlhčila) vykurovací povrch. Odvod tepla sa zvyšuje a prevyšuje dodávku tepla, čo má za následok rýchle ochladzovanie povrchu, ktoré má tiež krízový charakter. Dochádza k rýchlej zmene režimov a dochádza k ustáleniu stacionárneho varu jadier. Tento reverzný prechod (druhá kríza) na obr. 3.2 je tiež konvenčne znázornená šípkou ako „skok“ z krivky varu filmu k čiare varu jadier pri q = q cr2.

Takže za podmienok pevnej hodnoty hustoty tepelného toku q, dodávané na vykurovaciu plochu, oba prechody z bubliny do fólie a naopak sú krízového charakteru. Vyskytujú sa pri kritických hustotách tepelného toku q 1 kr a q 2 kr. Za týchto podmienok nemôže prechodný režim varu existovať stabilne, je nestabilný.

V praxi sa široko používajú spôsoby odvádzania tepla počas varu kvapaliny pohybujúcej sa vo vnútri rúr alebo kanálov rôznych tvarov. Procesy tvorby pary sa teda uskutočňujú v dôsledku varu vody pohybujúcej sa vo vnútri rúr kotla. Teplo sa na povrch rúrok dodáva z horúcich produktov spaľovania paliva v dôsledku sálania a konvekčnej výmeny tepla.

Pre proces varu kvapaliny pohybujúcej sa vo vnútri obmedzeného objemu potrubia (kanála) zostávajú v platnosti vyššie opísané podmienky, ale zároveň sa objavuje množstvo nových vlastností.

Vertikálne potrubie. Potrubie alebo kanál je obmedzený systém, v ktorom pri pohybe vriacej kvapaliny dochádza k kontinuálnemu nárastu parnej fázy a poklesu kvapalnej fázy. V súlade s tým sa mení hydrodynamická štruktúra toku, a to ako pozdĺž dĺžky, tak aj v priereze potrubia. Podľa toho sa mení aj prenos tepla.

Existujú tri hlavné oblasti s rôznymi štruktúrami prúdenia tekutiny pozdĺž dĺžky vertikálneho potrubia, keď sa prúd pohybuje zdola nahor (obr. 3.4): ja– vykurovacia plocha (sekcia ekonomizéra, až po potrubnú časť, kde Ts = Tn); II– oblasť varu (odparovacia časť, z časti, kde Ts = Tn, i<i n, do časti, kde Ts = Tn, i cm→i n); III– oblasť, kde sa suší mokrá para.

Odparovacia časť zahŕňa oblasti s povrchovým varom nasýtenej kvapaliny.

Na obr. 3.4 schematicky znázorňuje štruktúru takéhoto toku. Sekcia 1 zodpovedá ohrevu jednofázovej kvapaliny na teplotu nasýtenia (sekcia ekonomizéra). V sekcii 2 dochádza k povrchovému varu zárodkov, pri ktorom sa zvyšuje prenos tepla v porovnaní s sekciou 2. V sekcii 3 nastáva emulzný režim, v ktorom dvojfázový prúd pozostáva z kvapaliny a relatívne malých bubliniek rovnomerne rozložených v nej, ktoré následne zlúčiť a vytvoriť veľké bubliny - zátky zodpovedajúce priemeru potrubia. V zátkovom režime (časť 4) sa para pohybuje vo forme samostatných veľkých zátkových bublín, oddelených vrstvami emulzie para-kvapalina. Ďalej v sekcii 5 sa mokrá para pohybuje ako súvislá hmota v jadre prietoku a tenká prstencová vrstva kvapaliny sa pohybuje na stene potrubia. Hrúbka tejto vrstvy kvapaliny sa postupne zmenšuje. Tento úsek zodpovedá prstencovému režimu varu, ktorý končí, keď kvapalina zmizne zo steny. V sekcii 6 sa para suší (zvýšenie stupňa suchosti pary). Po dokončení procesu varu sa prenos tepla zníži. Následne v dôsledku zvýšenia špecifického objemu pary sa rýchlosť pary zvyšuje, čo vedie k miernemu zvýšeniu prenosu tepla.

Obr. 3.4 – Štruktúra prúdenia, keď kvapalina vrie vo zvislom potrubí

Zvýšenie rýchlosti obehu pri danom q s, dĺžka potrubia a vstupná teplota vedie k zníženiu oblastí s rozvinutým varom a zväčšeniu dĺžky sekcie ekonomizéra; s nárastom q s pri danej rýchlosti sa naopak dĺžka úsekov s rozvinutým varom zväčšuje a dĺžka úseku ekonomizéra sa zmenšuje.

Horizontálne a šikmé rúry. Keď sa dvojfázový tok pohybuje vo vnútri potrubí umiestnených vodorovne alebo s miernym sklonom, okrem zmien v štruktúre toku pozdĺž dĺžky dochádza k výraznej zmene štruktúry pozdĺž obvodu potrubia. Ak je teda rýchlosť cirkulácie a obsah pary v prúde nízky, pozoruje sa oddelenie dvojfázového prúdu na kvapalnú fázu pohybujúcu sa v spodnej časti potrubia a parnú fázu pohybujúcu sa v jeho hornej časti (obr. 3,5, A). S ďalším zvýšením obsahu pary a rýchlosti cirkulácie nadobúda rozhranie medzi parnou a kvapalnou fázou vlnový charakter a kvapalina periodicky zmáča hornú časť potrubia s vrcholmi vĺn. S ďalším zvýšením obsahu pary a rýchlosti sa vlnový pohyb na rozhraní zintenzívňuje, čo vedie k čiastočnému vyvrhnutiu kvapaliny do oblasti pary. Výsledkom je, že dvojfázový tok nadobúda charakter toku, najskôr blízky piestovému toku a potom prstencovému toku.

Ryža. 3.5 – Štruktúra toku, keď kvapalina vrie vo vodorovnom potrubí.

A– stratifikovaný režim varu; b– tyčový režim; 1 - para; 2 – kvapalina.

V prstencovom režime sa po celom obvode potrubia vytvorí pohyb tenkej vrstvy kvapaliny a v jadre toku sa pohybuje zmes para-kvapalina (obr. 3.5, b). V tomto prípade však nie je pozorovaná úplná osová symetria v štruktúre toku.

ak je intenzita prívodu tepla k stenám potrubia dostatočne vysoká, potom môže proces varu nastať aj počas prúdenia v potrubí, ktoré nie je zohriate na teplotu nasýtenia kvapaliny.Tento proces nastáva, keď teplota steny t c prekračuje teplotu nasýtenia ts. pokrýva hraničnú vrstvu kvapaliny priamo pri stene. Parné bubliny vstupujúce do studeného jadra prúdu rýchlo kondenzujú. Tento typ varu sa nazýva varu s podohrevom.

Odvod tepla v režime varu jadier je jednou z najpokročilejších metód chladenia vykurovacej plochy. Široké uplatnenie nachádza v technických zariadeniach.

3.1.2. Prenos tepla počas varu zárodkov.

Pozorovania ukazujú, že so zvyšujúcou sa teplotou tlak Δ t = t c-ts, ako aj tlak R zvyšuje sa počet aktívnych centier odparovania na vykurovacej ploche. V dôsledku toho sa neustále objavuje rastúci počet bublín, ktoré rastú a oddeľujú sa od vykurovacej plochy. V dôsledku toho sa zvyšuje turbulizácia a miešanie hraničnej vrstvy kvapaliny v blízkosti steny. Bubliny pri svojom raste na výhrevnej ploche intenzívne absorbujú aj teplo z hraničnej vrstvy. To všetko pomáha zlepšiť prenos tepla. Vo všeobecnosti je proces varu jadier dosť chaotický.

Výskum ukazuje, že na technických vykurovacích plochách závisí počet vaporizačných centier od materiálu, štruktúry a mikrodrsnosti povrchu, prítomnosti heterogenity v zložení povrchu a plynu (vzduchu) adsorbovaného na povrchu. Znateľný účinok majú rôzne usadeniny, oxidové filmy, ako aj akékoľvek iné inklúzie.

Pozorovania ukazujú, že v reálnych podmienkach sú centrá vaporizácie zvyčajne jednotlivé prvky drsnosti povrchu a mikrodrsnosti (najlepšie rôzne priehlbiny a priehlbiny).

Typicky je na nových povrchoch počet centier odparovania vyšší ako na rovnakých povrchoch po dlhšom vare. Je to spôsobené najmä prítomnosťou plynu adsorbovaného na povrchu. Postupom času sa plyn postupne odstraňuje, mieša sa s parou v rastúcich bublinách a je unášaný do parného priestoru. Proces varu a prenos tepla sú stabilizované v čase a intenzite.

Podmienky pre vznik bublín pary do značnej miery ovplyvňuje povrchové napätie na rozhraní medzi kvapalinou a parou.

V dôsledku povrchového napätia, tlaku pary vo vnútri bubliny R n vyšší ako tlak okolitej tekutiny R a. Ich rozdiel je určený Laplaceovou rovnicou

kde σ je povrchové napätie; R- polomer bubliny.

Laplaceova rovnica vyjadruje podmienku mechanickej rovnováhy. Ukazuje, že povrchové napätie, podobne ako elastická škrupina, „stláča“ paru v bubline a čím je jej polomer menší, tým je silnejšia. R.

Závislosť tlaku pary v bubline od jej veľkosti ukladá špeciálne vlastnosti stavu tepelnej alebo termodynamickej rovnováhy malých bublín. Para v bubline a kvapalina na jej povrchu sú v rovnováhe, ak má povrch kvapaliny teplotu rovnajúcu sa teplote nasýtenia pri tlaku pary v bubline, t s ( R P). Táto teplota je vyššia ako teplota nasýtenia pri vonkajšom tlaku v kvapaline t s ( R a). Preto, aby sa dosiahla tepelná rovnováha, musí byť kvapalina okolo bubliny prehriata t s ( R P)- t s ( R a).

Ďalšou vlastnosťou je, že táto rovnováha sa ukazuje byť nestabilná. Ak teplota kvapaliny mierne prekročí rovnovážnu hodnotu, časť kvapaliny sa vyparí do bublín a jej polomer sa zväčší. V tomto prípade sa podľa Laplaceovej rovnice tlak pary v bubline zníži. To povedie k novej odchýlke od rovnovážneho stavu. Bublina začne rásť neobmedzene. Tiež s miernym poklesom teploty kvapaliny časť pary kondenzuje, veľkosť bubliny sa zníži a tlak pary v nej sa zvýši. To bude znamenať ďalšiu odchýlku od rovnovážnych podmienok, teraz v opačnom smere. V dôsledku toho bublina úplne kondenzuje a zmizne.

V dôsledku toho v prehriatej kvapaline nemajú schopnosť ďalej rásť žiadne náhodne vytvorené malé bubliny, ale iba tie, ktorých polomer presahuje hodnotu zodpovedajúcu podmienkam nestabilnej mechanickej a tepelnej rovnováhy, o ktorých sme hovorili vyššie. Toto minimálna hodnota

kde je derivát fyzikálnou charakteristikou danej látky, určuje sa pomocou Clapeyronovej - Clausisovej rovnice

t.j. vyjadruje sa prostredníctvom iných fyzikálnych konštánt: tepla fázového prechodu r, hustota pary ρ p a tekutiny ρ a absolútna teplota nasýtenia T s.

Z rovnice (3-2) vyplýva, že ak sa na jednotlivých bodoch vykurovacej plochy objavia zárodky pary, potom len tie, ktorých polomer zakrivenia presahuje hodnotu Rmin. Keďže s rastúcim Δ t rozsah Rmin klesá, vysvetľuje rovnica (3-2).

experimentálne pozorovaný fakt nárastu počtu vaporizačných centier so zvyšujúcou sa povrchovou teplotou.

S poklesom súvisí aj nárast počtu vaporizačných centier so zvyšujúcim sa tlakom Rmin, pretože so zvyšujúcim sa tlakom hodnota p′ s rastie a σ klesá. Výpočty ukazujú, že pre vodu vriacu pri atmosférickom tlaku pri Δ t= 5 °С Rmin= 6,7 um a pri A t= 25 °C Rmin= 1,3 um.

Pozorovania uskutočnené pomocou vysokorýchlostného filmovania ukazujú, že pri pevnom režime varu nie je frekvencia tvorby bublín pary rovnaká ani na rôznych miestach na povrchu, ani v priebehu času. To dáva procesu varu komplexný štatistický charakter. V súlade s tým sú rýchlosti rastu a veľkosti separácie rôznych bublín tiež charakterizované náhodnými odchýlkami okolo určitých priemerných hodnôt.

Keď bublina dosiahne určitú veľkosť, odtrhne sa od povrchu. Veľkosť odtrhnutia určuje najmä interakcia gravitácie, povrchového napätia a zotrvačnosti. Posledná hodnota predstavuje dynamickú reakciu, ku ktorej dochádza v kvapaline v dôsledku rýchleho rastu bublín. Táto sila zvyčajne zabraňuje odlamovaniu bublín. Okrem toho povaha vývoja a oddeľovania bublín do značnej miery závisí od toho, či kvapalina zmáča povrch alebo ho nezmáča. Zmáčacia schopnosť kvapaliny je charakterizovaná kontaktným uhlom θ, ktorý je vytvorený medzi stenou a voľným povrchom kvapaliny. Čím väčšie θ, tým horšia je zmáčacia schopnosť kvapaliny. Všeobecne sa uznáva, že pre θ<90° (рис. 3.6, A), kvapalina zmáča povrch, ale pri θ >90° nie. Hodnota kontaktného uhla závisí od charakteru kvapaliny, materiálu, stavu a čistoty povrchu. Ak vriaca kvapalina zmáča vykurovací povrch, potom majú bubliny pary tenkú stopku a ľahko sa z povrchu odlepia (obr. 3.7, A). Ak kvapalina nezmáča povrch, potom majú bubliny pary širokú stopku (obr. 3.7, b) a odchádzajú pozdĺž úžiny alebo dochádza k odparovaniu po celom povrchu.

Všetko, čo nás obklopuje v každodennom živote, môže byť reprezentované vo forme fyzikálnych a chemických procesov. Neustále vykonávame množstvo manipulácií, ktoré sú vyjadrené vzorcami a rovnicami, bez toho, aby sme o tom vedeli. Jedným z takýchto procesov je varenie. Toto je fenomén, ktorý pri varení využívajú úplne všetky gazdinky. Zdá sa nám to úplne obyčajné. Pozrime sa však na proces varu z vedeckého hľadiska.

Varenie - čo to je?

Už od školskej fyziky je známe, že hmota môže byť v kvapalnom a plynnom skupenstve. Proces premeny kvapaliny na plynný stav je varenie. Stáva sa to len pri dosiahnutí alebo prekročení určitej teploty. Na tomto procese sa zúčastňuje aj tlak a treba ho brať do úvahy. Každá kvapalina má svoj vlastný bod varu, ktorý spúšťa proces tvorby pár.

Toto je podstatný rozdiel medzi varom a vyparovaním, ku ktorému dochádza pri akejkoľvek teplote kvapaliny.

Ako dochádza k varu?

Ak ste niekedy varili vodu v sklenenej nádobe, pozorovali ste vytváranie bublín na stenách nádoby, keď sa kvapalina zahrieva. Vznikajú vďaka tomu, že sa v mikrotrhlinkách riadu hromadí vzduch, ktorý sa pri zahrievaní začína rozširovať. Bubliny pozostávajú z kvapalnej pary pod tlakom. Tieto páry sa nazývajú nasýtené. Keď sa kvapalina zahrieva, tlak vo vzduchových bublinách sa zvyšuje a zväčšujú sa. Prirodzene, začnú stúpať na vrchol.

Ak však kvapalina ešte nedosiahla bod varu, bubliny v horných vrstvách sa ochladzujú, tlak sa znižuje a skončia na dne nádoby, kde sa opäť zahrievajú a stúpajú. Tento proces pozná každá žena v domácnosti, zdá sa, že voda začína vydávať hluk. Len čo sa porovná teplota kvapaliny v hornej a spodnej vrstve, bublinky začnú stúpať na povrch a prasknú – dôjde k varu. To je možné len vtedy, keď tlak vo vnútri bublín bude rovnaký ako tlak samotnej kvapaliny.

Ako sme už uviedli, každá kvapalina má svoj vlastný teplotný režim, pri ktorom začína proces varu. Navyše počas celého procesu zostáva teplota látky nezmenená, všetka uvoľnená energia sa minie na odparovanie. Preto hrnce neopatrných gazdiniek vyhoria - všetok ich obsah vykypí a nádoba sa začne zahrievať.

Bod varu je priamo úmerný tlaku vyvíjanému na celú kvapalinu, presnejšie na jej povrch. V školskom kurze fyziky sa uvádza, že voda začína vrieť pri teplote sto stupňov Celzia. Málokto si ale pamätá, že toto tvrdenie je pravdivé len za normálnych tlakových podmienok. Za štandardnú hodnotu sa považuje sto a jeden kilopascal. Ak zvýšite tlak, kvapalina bude vrieť pri inej teplote.

Túto fyzickú vlastnosť využívajú výrobcovia moderných domácich spotrebičov. Príkladom môže byť tlakový hrniec. Všetky ženy v domácnosti vedia, že v takýchto zariadeniach sa jedlo varí oveľa rýchlejšie ako v bežných panviciach. S čím to súvisí? S tlakom, ktorý sa vytvorí v tlakovom hrnci. Je to dvojnásobok normy. Voda preto vrie približne pri stodvadsiatich stupňoch Celzia.

Ak ste niekedy boli v horách, pozorovali ste opačný proces. V nadmorskej výške začína voda vrieť pri deväťdesiatich stupňoch, čo výrazne komplikuje proces varenia. Miestni obyvatelia a horolezci, ktorí trávia všetok svoj voľný čas v horách, si tieto ťažkosti dobre uvedomujú.

Trochu viac o varení

Mnoho ľudí už počulo výraz ako „bod varu“ a pravdepodobne boli prekvapení, že sme ho v článku nespomenuli. V skutočnosti sme to už popísali. Neponáhľajte sa znova prečítať text. Faktom je, že vo fyzike sa bod a teplota varu považujú za identické.

Vo vedeckom svete sa separácia v tejto terminológii robí iba v prípade zmiešania rôznych kvapalných látok. V takejto situácii sa určuje bod varu, a to najmenší zo všetkých možných. Práve to sa považuje za normu pre všetky zložky zmesi.

Voda: zaujímavé fakty o fyzikálnych procesoch

Fyzici pri laboratórnych experimentoch berú vždy kvapalinu bez nečistôt a vytvárajú úplne ideálne vonkajšie podmienky. Ale v živote sa všetko deje trochu inak, pretože do vody často pridávame soľ alebo do nej pridávame rôzne koreniny. Aký bude bod varu v tomto prípade?

Slaná voda vyžaduje na varenie vyššiu teplotu ako sladká voda. Je to spôsobené nečistotami sodíka a chlóru. Ich molekuly sa navzájom zrážajú a na ich zahriatie je potrebná oveľa vyššia teplota. Existuje určitý vzorec, ktorý vám umožňuje vypočítať teplotu varu slanej vody. Upozorňujeme, že šesťdesiat gramov soli na liter vody zvyšuje bod varu o desať stupňov.

Môže voda vrieť vo vákuu? Vedci dokázali, že je to možné. Ale bod varu by v tomto prípade mal dosiahnuť hranicu tristo stupňov Celzia. Koniec koncov, vo vákuu je tlak iba štyri kilopascaly.

Všetci varíme vodu v kanvici, takže poznáme taký nepríjemný jav, ako je „vodný kameň“. Čo to je a prečo sa tvorí? V skutočnosti je všetko jednoduché: sladká voda má rôzne stupne tvrdosti. Je určená množstvom nečistôt v kvapaline, najčastejšie obsahuje rôzne soli. Počas procesu varu sa premieňajú na sediment a vo veľkom množstve na vodný kameň.

Môže alkohol vrieť?

Varenie alkoholu sa používa v procese varenia mesačného svitu a nazýva sa destilácia. Tento proces priamo závisí od množstva vody v alkoholovom roztoku. Ak vezmeme za základ čistý etylalkohol, potom sa jeho bod varu bude blížiť k sedemdesiatim ôsmim stupňom Celzia.

Ak do alkoholu pridáte vodu, zvýši sa bod varu kvapaliny. V závislosti od koncentrácie roztoku bude vrieť v rozmedzí od sedemdesiatosem stupňov do sto stupňov Celzia. Prirodzene, počas procesu varu sa alkohol zmení na paru v kratšom časovom intervale ako voda.

Plávajú a obsah, ktorý obsahujú, je nasýtený. para prechádza do plynnej fázy nad kvapalinou. Varenie je jedným zo základov. fyzické javy, používané v množnom čísle. chemické procesy technológií. Zvláštnosťou posledného je rozšírené používanie roztokov a zmesí rôznych typov. materiály ako pracovné orgány. Zložitá termohydrodynamika vriacich čistých kvapalín a roztokov má významný vplyv na vplyv na dizajn a celkové rozmery technológie. zariadení. Práca vynaložená na zvýšenie objemu a povrchovej energie gule. bublina s polomerom R, určená podľa nasledujúceho vzorca: L 0 =-(4/3) p R 3 D p+4 p L 2 s, kde D p je tlakový rozdiel v bubline a okolitej kvapaline, Pa; a koeficient povrchové napätie, N/m. Minimum polomer vystupujúcej parnej bubliny (jadra) R min = 2T kip s/, kde r n - hustota pary, kg/m3; r je výparné teplo, J/kg (Tf a Tbp sú vysvetlené nižšie). Miesta, kde sa objavujú zárodky parnej fázy, môžu byť plynné inklúzie, pevné častice v kvapaline, mikrodepresie na výhrevných plochách atď. Práca potrebná na vytvorenie parnej „škvrny“ na stene a na rozhraní para-kvapalina: L=L 0 (0,5+0,75cos Q - 0,25 cos 3 Q ), kde Q - kontaktný uhol zmáčania. o Q =180° práca L=0, t.j. na abs. Na navlhčenom povrchu sa vytvorí guľovitá bublina, ako v objeme kvapaliny. Pri znižovaní tlaku klesá hustota pary a zvyšuje sa minimum. polomeru tvorby zárodkov je vykurovacia plocha ochudobnená o centrá na vytváranie parných bublín. To vedie k nestabilnému varu, počas ktorého dochádza ku konvekčnému pohybu prehriatej kvapaliny, po ktorom nasleduje prudký var iniciovaný jedným alebo viacerými. mikrodutiny vhodného polomeru. S poklesom teploty, keď kvapalina vrie, sa tieto mikrodepresie „vypnú“ a cyklus prehriatia konvektívne sa pohybujúcej kvapaliny sa opäť opakuje. T-ra, keď kvapalina vrie pod stálym tlakom (napríklad atmosférickým), tzv. bod varu (T var). Teplota nasýtenia sa berie ako T balík. para (bod nasýtenia) nad rovným povrchom kvapaliny vriacej pri danom tlaku. Teplota varu pri atm. tlak sa zvyčajne udáva ako jeden z hlavných. Phys.-Chem. vlastnosti chemicky čistej látky. So zvyšujúcim sa tlakom sa T bp zvyšuje (pozri rovnicu Clapeyron - Clausius). Limit T kip - kritický. t-ra in-va (pozri Kritické javy). Zníženie teploty varu so znížením vonkajšej teploty tlak je základom pre definíciu barometrického tlaku. tlak Existuje objemový a povrchový var. Objemový var je tvorba bublín pary vo vnútri hmoty kvapaliny, ktorá je v prehriatom alebo metastabilnom stave pri Tf >T varu, kde Tf je teplota prehriatej kvapaliny. Tento var sa realizuje v tzv. objemové varné zariadenia, účinné na neutralizáciu a likvidáciu agresívnych kvapalín, najmä liehovarských kvapalín pri výrobe sódy. Povrchové varenie-vyparovanie na vykurovacej ploche s teplotou Tn >T varu. Takýto var je možný aj v prípade, keď je teplota zásaditá. hmotnosť kvapaliny T<Т кип, но в окрестности пов-сти нагрева образовался пограничный слой, перегретый до т-ры, превышающей Т кип. Осн. виды поверхностного кипения - пузырьковое и пленочное. K varu bubliniek dochádza pri miernych tepelných tokoch na mikrodepresiách povrchu zmáčaného kvapalinou. Para sa vytvára v aktívnych odparovacích centrách vo forme reťazcov bublín. Vďaka cirkulácii kvapaliny v priamom kontakte s vykurovacou plochou je zabezpečená vysoká intenzita prestupu tepla - v tomto prípade koeficient. prenos tepla a [W/(m2. K)] je úmerná hustote tepelného toku q(W/m2) k mocnine ~0,7. Varenie filmu sa vyskytuje na nezmáčateľných vykurovacích povrchoch (napríklad var v sklenenej trubici); na navlhčených povrchoch sa nukleárny var zmení na filmový var (prvá kríza varu), keď sa dosiahne prvý kritický bod. hustota tepelného toku q cr,1. Intenzita prenosu tepla pri vare filmu je výrazne nižšia ako pri vare zárodkov, čo je spôsobené nízkymi hodnotami koeficientu. tepelná vodivosť l [W/(m. K)] a hustoty pár v porovnaní s ich hodnotami pre kvapalinu. S laminárnym pohybom pary vo fólii a ~q -O.25, pri turbulentnom pohybe intenzita prestupu tepla len málo závisí od hustoty tepelného toku a veľkosti ohrievača. Zvýšenie tlaku vedie v oboch prípadoch k zvýšeniu a. Deštrukcia varu filmu a obnovenie varu jadier (druhá kríza varu) na vlhkých povrchoch nastáva v druhom kritickom bode. hustota tepelného toku q cr,2[ q cr.1 (obr. 1). Krízy varu sú určené predovšetkým. hydrodynamický mechanizmus straty stability štruktúry blízkostennej dvojfázovej hraničnej vrstvy. Hydrodynamické kritérium stabilita varu má tvar: , kde DR rozdiel v hustotách kvapaliny a pár. K prvému priblíženiu, pri varení vo veľkom objeme sat. homogénna kvapalina s nízkou viskozitou k=konšt. (pre vodu, alkohol a množstvo iných médií k~0,14-0,16). V tekutom, zásaditom hmota rezne sa podhreje na bod varu o množstvo v = T var -T l, parameter q kp ~q kr, 10 (l + 0,1 ar p -0,75 K -1),

Ryža. 1. Závislosť hustoty tepelného toku od teplotného rozdielu

D T=T a -T vrie pri vare vo veľkom objeme voľne prúdiacej kvapaliny: 1 - bublinkový režim; 2 - prechodový režim, charakterizovaný zmenou štruktúry bublín na vykurovacej ploche súvislou parnou vrstvou (filmom), z ktorej odchádzajú veľké bubliny pary; 3 - filmový režim, v ktorom dochádza aj k prenosu tepla sálaním z vykurovacej plochy do kvapaliny cez vrstvu pary; priamka charakterizuje tretiu krízu varu. kde qcr,10 je hustota tepelného toku pri v=0, r p - pomer hustôt pary a kvapaliny, K=r/C p v - tepelné kritérium fázového prechodu, C p - hmotnostná tepelná kapacita kvapaliny, JDkg. TO). Pri nízkych tlakoch je možná tretia kríza varu vo forme priameho prechodu z režimu konvekčného pohybu tekutiny do rozvinutého varu filmu. Tento prechod má reťazový kavitačný mechanizmus a realizuje sa vtedy, keď teplotné rozdiely na vykurovacej a varnej ploche spĺňajú podmienku: kde l f a r f - resp. tepelná vodivosť a hustota prehriatej kvapaliny, g - voľné zrýchlenie. padá. Štvrtá kríza varu je spojená so vznikom termodynamiky. nestabilita kvapalnej fázy pri dosiahnutí určitej kritickej úrovne. vykurovacia plocha. Kritické Hustoty tepelných tokov počas varu v kanáloch výrazne závisia od ich tvaru a veľkosti, rýchlosti prúdenia kvapaliny a obsahu pár v prúde. Univerzálne vzory tu ešte neboli stanovené. Keď je zadarmo Keď sa tekutina roztečie po horúcom povrchu, tzv sférický stav - kvapalina visí nad vykurovacou plochou pod vplyvom dynamiky. odpor vytvorenej pary (obr. 2). Čas na úplné odparenie daného počiatočného objemu kvapaliny je určený typom ohrievača.

Ryža. 2. Formy vyparovania kvapaliny voľne sa šíriacej po horúcom povrchu: a v kvapke, ktorá zmáča nie veľmi zohriaty povrch, dochádza k varu zárodkov; b teplota steny sa zvýšila a kvapka nadobúda sférický tvar; c, keď sa teplota vykurovacieho povrchu zvyšuje, kvapka visí vo vrstve pary; d - s rastúcim objemom kvapka nadobúda tvar plochého sféroidu; Veľký sféroid zavesený vo vrstve pary, z ktorého sa para odvádza cez kupolovité bubliny.

V technol. procesy využívajú oba typy povrchového varu. Napríklad pri tekutom kalení kovu dochádza k varu filmu. Produkty. Konštrukcia výmenníkov tepla s núteným, špecifikovaným tepelným tokom (s uvoľňovaním Jouleovho tepla, teplom samovoľného rozpadu jadrového paliva, v parogenerátoroch atď.) sa vykonáva na základe režimu varu v bublinách chladiacej kvapaliny. Výskyt varu filmu, napr. keď sa tlak uvoľní, môže to spôsobiť núdzovú situáciu. Termohydrodynamika vriacich roztokov a čistých kvapalín je výrazne odlišná. Takže pre určité roztoky a emulzie je to kritické. hustota tepelného toku závisí od

Var je proces prechodu látky z kvapalného do plynného skupenstva (vyparovanie v kvapaline). Var nie je vyparovanie: líši sa v tom, čo sa môže stať len pri určitom tlaku a teplote.

Varenie – ohrev vody na bod varu.

Varenie vody je zložitý proces, ktorý prebieha v štyri etapy. Zvážte príklad vriacej vody v otvorenej sklenenej nádobe.

V prvej fáze Keď voda vrie, na dne nádoby sa objavia malé vzduchové bublinky, ktoré je možné vidieť aj na povrchu vody po stranách.

Tieto bubliny sa tvoria v dôsledku expanzie malých vzduchových bublín, ktoré sa nachádzajú v malých trhlinách v nádobe.

V druhej fáze pozoruje sa nárast objemu bublín: na povrch sa ponáhľa stále viac a viac vzduchových bublín. Vo vnútri bublín je nasýtená para.

Keď teplota stúpa, tlak nasýtených bublín sa zvyšuje, čo spôsobuje ich zväčšenie. V dôsledku toho sa zvyšuje Archimedova sila pôsobiaca na bubliny.

Práve vďaka tejto sile majú bublinky tendenciu k hladine vody. Ak sa vrchná vrstva vody nestihla zahriať do 100 stupňov C(a to je bod varu čistej vody bez nečistôt), potom bubliny klesnú do teplejších vrstiev, po ktorých sa opäť vyrútia späť na povrch.

Vzhľadom na to, že bubliny sa neustále zmenšujú a zväčšujú, vznikajú vo vnútri nádoby zvukové vlny, ktoré vytvárajú hluk charakteristický pre varenie.

V tretej etape Obrovské množstvo bublín stúpa na povrch vody, čo spočiatku spôsobuje mierne zakalenie vody, ktoré potom „bledne“. Tento proces netrvá dlho a nazýva sa „biele varenie“.

nakoniec vo štvrtej etape Po uvarení voda začne intenzívne vrieť, objavia sa veľké praskajúce bubliny a striekance (spravidla striekanie znamená, že voda silno zovrela).

Z vody sa začína vytvárať vodná para a voda vydáva špecifické zvuky.

Prečo steny „kvitnú“ a okná „plačú“? Veľmi často za to môžu stavbári, pretože nesprávne vypočítali rosný bod. Prečítajte si článok a zistite, aký dôležitý je tento fyzikálny jav a ako sa zbaviť nadmernej vlhkosti v dome?

Aké výhody môže priniesť roztopená voda tým, ktorí chcú schudnúť? Dozviete sa o tom; ukázalo sa, že môžete schudnúť bez veľkého úsilia!

Teplota pary, keď voda vrie ^

Para je plynné skupenstvo vody. Keď para vstupuje do vzduchu, vyvíja naň, podobne ako iné plyny, určitý tlak.

Počas procesu tvorby pary zostane teplota pary a vody konštantná, kým sa všetka voda neodparí. Tento jav sa vysvetľuje skutočnosťou, že všetka energia (teplota) smeruje k premene vody na paru.

V tomto prípade vzniká suchá nasýtená para. V takejto pare nie sú žiadne vysoko rozptýlené častice kvapalnej fázy. Aj para môže byť nasýtené mokré a prehriate.

Nasýtená para obsahujúca suspendované vysoko dispergované častice kvapalnej fázy, ktoré sú rovnomerne rozložené po celej hmote pary, sa nazýva vlhká nasýtená para.

Na začiatku vriacej vody vzniká práve taká para, ktorá sa následne zmení na suchú nasýtenú paru. Para, ktorej teplota je vyššia ako teplota vriacej vody, alebo skôr prehriatej pary, je možné získať iba pomocou špeciálneho zariadenia. V tomto prípade bude takáto para blízka svojim charakteristikám plynu.

Bod varu slanej vody^

Bod varu slanej vody je vyšší ako bod varu sladkej vody. V dôsledku toho slaná voda vrie neskôr ako sladká voda. Slaná voda obsahuje ióny Na+ a Cl-, ktoré zaberajú určitú oblasť medzi molekulami vody.

V slanej vode sa molekuly vody viažu na ióny soli v procese nazývanom hydratácia. Väzba medzi molekulami vody je oveľa slabšia ako väzba vytvorená počas hydratácie.

Preto, keď sa molekuly čerstvej vody varia, dochádza k rýchlejšiemu odparovaniu.

Varenie vody s rozpustenou soľou bude vyžadovať viac energie, čo je v tomto prípade teplota.

So zvyšujúcou sa teplotou sa molekuly v slanej vode pohybujú rýchlejšie, ale je ich menej, čo spôsobuje, že sa menej často zrážajú. V dôsledku toho vzniká menej pary, ktorej tlak je nižší ako tlak sladkej vodnej pary.

Aby bol tlak v slanej vode vyšší ako atmosférický tlak a aby sa začal proces varu, je potrebná vyššia teplota. Pri pridaní 60 gramov soli do 1 litra vody sa bod varu zvýši o 10 C.

Oleg

A tu urobili chybu o 3 rády: "Špecifické teplo vyparovania vody je 2260 J/kg." Správne kJ, t.j. 1000 krát viac.

Nasťa

Čo vysvetľuje vysoký bod varu vody?
Čo spôsobuje vrenie vody pri vysokých teplotách?

IamJiva

Prehriata para je para s teplotou nad 100 C (dobre, ak nie ste v horách alebo vo vákuu, ale za normálnych podmienok), získava sa prechodom pary cez horúce trubice, alebo jednoduchšie z vriaceho roztoku soli. alebo zásada (nebezpečná - zásada je silnejšia ako Na2CO3 (napríklad potaš - K2CO3, prečo sa zvyšky NaOH stanú pre oči neškodnými do jedného až dvoch dní, na rozdiel od zvyškov KOH sýtených vo vzduchu) zmydelňuje oči, nezabudnite nosiť plavecké okuliare! ), ale takéto roztoky sa varia nárazovo, treba varné hrnce a tenkú vrstvu na dne, pri varení možno pridať vodu, len sa vyvarí.
Takže z vriacej slanej vody môžete získať paru s teplotou asi 110C, nie horšiu ako tú istú z horúcej 110C rúry, táto para obsahuje iba vodu a je ohrievaná, nepamätá si ako, ale má „výkonovú rezervu ” 10C v porovnaní s parou z kanvice na sladkú vodu.
Dá sa to nazvať suchým, pretože... ohriatie (kontaktovaním ako v potrubí alebo aj žiarením, charakteristické nielen pre slnko, ale aj pre každé teleso do určitej miery (závislej od teploty)) predmetu, para môže po ochladení na 100 C zostať stále plynom, a až ďalšie ochladzovanie pod 100C spôsobí jeho kondenzáciu na kvapku vody a takmer vákuum (tlak nasýtenej pary vody je asi 20 mm Hg od 760 mm Hg (1 atm), teda 38-krát nižší ako atmosférický tlak, to sa deje aj s neprehriatou, nasýtenou parou s teplotou 100 C vo vyhrievanej nádobe (kanvica z výlevky, ktorá sa vyparuje) a nielen s vodou, ale s akoukoľvek vriacou látkou, napríklad liečivý éter vrie už pri telesnej teplote a môže vrieť v banke v dlani, z ktorej hrdla budú jeho výpary „vyvierať“, zreteľne lámajúce svetlo, ak teraz banku uzavrieme druhou dlaňou a odstránime ohrev spodnej dlane a nahradíme ju odstáť pri teplote pod 35C, éter prestane vrieť a jeho nasýtená para, ktorá počas varu vytlačila z banky všetok vzduch, skondenzuje na kvapku éteru, čím vznikne vákuum nie silnejšie ako to, z ktorého éter vrie, to znamená približne rovný tlaku nasýtenej pary éteru pri teplote najchladnejšieho miesta vo vnútri banky, alebo k nej bez únikov pripojená druhá nádoba alebo hadica s uzavretým vzdialeným koncom, takto funguje zariadenie Kriofor je navrhnutý tak, aby demonštroval princíp studenej steny, ako sladké včely na suchý zips, zachytávajúci všetky molekuly pár v systéme. („Vákuový alkohol“ je poháňaný týmto spôsobom, bez zahrievania)

Proces varenia vody pozostáva z troch etáp:
- začiatok prvej etapy - drobné vzduchové bublinky vyskakujúce zo dna kanvice alebo akejkoľvek inej nádoby, v ktorej sa voda privádza do varu a na povrchu vody vznikajú nové bublinkové útvary. Postupne sa počet takýchto bublín zvyšuje.

- Na druhom stupeň vriacej vody dochádza k masívnemu rýchlemu stúpaniu bublín smerom nahor, čo spôsobuje najprv mierny zákal vody, ktorý potom prechádza do „bielenia“, v ktorom voda vyzerá ako prúd prameňa. Tento jav sa nazýva var biely kľúč a extrémne krátkodobé.

– tretia etapa je sprevádzaná intenzívnymi procesmi varu vody, objavením sa veľkých praskajúcich bublín a striekaním na povrchu. Veľké množstvo striekaní znamená, že voda príliš zovrela.

Mimochodom, ak radi pijete čaj varený z čistej prírodnej vody, môžete si ho objednať bez toho, aby ste opustili svoj domov, napríklad na webovej stránke: http://www.aqualader.ru/. Potom vám ju doručovacia spoločnosť doručí domov.

Bežní pozorovatelia si už dávno všimli fakt, že všetky tri stupne vriacej vody sú sprevádzané rôznymi zvukmi. Voda v prvej fáze vydáva sotva počuteľný tenký zvuk. V druhej fáze sa zvuk mení na hluk, ktorý pripomína bzučanie roja včiel. V tretej fáze zvuky vriacej vody strácajú svoju jednotnosť a stávajú sa ostrými a hlasnými, chaoticky rastú.

Všetky stupeň vriacej vody sa dajú ľahko overiť skúsenosťami. Keď začneme ohrievať vodu v otvorenej sklenenej nádobe a pravidelne merať teplotu, po krátkom čase začneme pozorovať bublinky pokrývajúce dno a steny nádoby.

Pozrime sa bližšie na bublinu, ktorá sa objaví pri dne. Postupným zvyšovaním objemu bublina zväčšuje aj oblasť kontaktu s ohrievajúcou sa vodou, ktorá ešte nedosiahla vysokú teplotu. V dôsledku toho sa para a vzduch vo vnútri bubliny ochladia, v dôsledku čoho sa ich tlak zníži a gravitácia vody bublinu praskne. V tomto okamihu voda vydáva zvuk charakteristický pre varenie, ku ktorému dochádza v dôsledku zrážok vody s dnom nádoby v miestach, kde bubliny prasknú.

Keď sa teplota v spodných vrstvách vody blíži k 100 stupňom Celzia, vnútrobublinkový tlak sa vyrovnáva s tlakom vody na ne, v dôsledku čoho sa bubliny postupne rozťahujú. Zväčšenie objemu bublín tiež vedie k zvýšeniu vztlakovej sily na nich, pod vplyvom ktorej sa najobjemnejšie bubliny oddeľujú od stien nádoby a rýchlo stúpajú nahor. Ak horná vrstva vody ešte nedosiahla 100 stupňov, potom bublina, padajúca do chladnejšej vody, stratí časť vodnej pary, ktorá kondenzuje a ide do vody. V tomto prípade sa bubliny opäť zmenšia a padajú pod vplyvom gravitácie. V blízkosti dna opäť naberajú na objeme a stúpajú nahor a práve tieto zmeny veľkosti bublín vytvárajú charakteristický hluk vriacej vody.

Keď celý objem vody dosiahne 100 stupňov, stúpajúce bubliny sa už nezmenšujú, ale prasknú na samom povrchu vody. V tomto prípade sa para uvoľňuje smerom von, sprevádzaná charakteristickým bublavým zvukom - to znamená voda vrie. Teplota, pri ktorej kvapalina vrie, závisí od tlaku, ktorý pôsobí na jej voľný povrch. Čím vyšší je tento tlak, tým vyššia je požadovaná teplota a naopak.

Tá voda vrie pri 100 stupňov Celzia je známy fakt. Ale stojí za zváženie, že táto teplota platí len pri normálnom atmosférickom tlaku (asi 101 kilopascalov). So zvyšujúcim sa tlakom sa zvyšuje aj teplota, pri ktorej kvapalina vrie. Napríklad v tlakových hrncoch sa jedlo varí pod tlakom blížiacim sa 200 kilopascalom, pri ktorom je bod varu vody 120 stupňov. Vo vode pri tejto teplote prebieha varenie oveľa rýchlejšie ako pri bežnej teplote varu – odtiaľ názov panvice.

V súlade s tým zníženie tlaku tiež znižuje bod varu vody. Napríklad obyvatelia horských oblastí, ktorí žijú v nadmorskej výške 3 km, dosahujú vriacu vodu rýchlejšie ako obyvatelia plání - všetky stupne vriacej vody sa vyskytujú rýchlejšie, pretože to vyžaduje iba 90 stupňov pri tlaku 70 kilopascalov. Obyvatelia hôr však nemôžu uvariť napríklad kuracie vajce, pretože minimálna teplota, pri ktorej sa bielok zrazí, je presne 100 stupňov Celzia.