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【有問有答】為什麼沸水不一定是100℃?

2019-03-06
■高壓鍋是提高水沸騰溫度的例子。 作者供圖■高壓鍋是提高水沸騰溫度的例子。 作者供圖

在標準大氣壓條件下的沸水才是100℃。

我們知道,通常情況下,將水加熱到100℃時水開始沸騰,此後溫度就不再上升,因此人們常說「水的沸點是100℃」。水在受熱時,一方面要吸收熱量,另一方面要損失一部分熱量,損失的熱量包括水蒸氣蒸發帶走的熱量,以及由於水的溫度高於環境溫度而向外散失的熱量。水溫低於100℃時,水吸收的熱量大於損失的熱量,水溫逐漸升高。

水溫達到100℃時發生氣液相變,吸收再多的熱量只會使液態的水變為氣態的水蒸氣(氣態的水比液態的水能量高),而溫度(100℃)保持不變,此時水吸收的熱量和損失的熱量相等,這種現象稱為沸騰。不過要注意的是,這只是「通常」,即在標準大氣壓條件下的情況。

我們可以做一個比較實驗。首先在山腳下燒開水,當水沸騰時測量水溫約為100℃。然後在高山頂上採用同樣的方法燒開水,發現水沸騰時水溫低於100℃。地面和山頂的區別在於山頂的大氣壓較低。這表明,大氣壓降低時,水的沸點下降。到過西藏等高原地區旅遊的人可能會注意到,敞開環境下,在高原地區沸水的溫度不會達到100℃。實際上,拉薩的海拔高度約為3,700米,水的沸點僅為88℃。

既然降低大氣壓會降低水的沸點,那麼增加大氣壓便會增加水的沸點。可是如何增加環境的大氣壓呢?一個典型的提高水沸騰溫度的方法就是使用高壓鍋。在高壓鍋內,水蒸氣無法逃逸,熱量積聚使氣體的壓強超過1標準大氣壓,通常可達到將近1.1標準大氣壓,裡面水的沸點能達到110℃至130℃。 《十萬個為甚麼(新視野版)物理 I》■香港教育圖書公司

【微博士】燙傷的學問

人的皮膚與高溫的熱水或水蒸氣接觸後,熱水或水蒸氣將熱量傳遞給人體,損傷了皮膚細胞,就發生了燙傷。當人的皮膚與水蒸氣接觸時,水蒸氣首先由氣態變為液態,這一過程本身就要釋放一部分熱量,水蒸氣比熱水釋放的熱量多,所以水蒸氣燙傷比熱水燙傷更嚴重。燙傷後應立即用冷水沖洗,嚴重者應就醫。

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