Pozri sa na hrniec s vodou na sporáku. Najprv sa na dne držia drobné bublinky. Potom sa nahor rútia veľké bubliny a voda sa prevaľuje a čľapká: vrie. Teplomer vo vode by ukázal asi 100 stupňov Celzia (100 °C).
Voda však nevrie vždy pri 100 °C. Vysoko v horách zovrie, keď je oveľa chladnejšia. V tlakovom hrnci sa musí najprv zohriať oveľa viac. Poďme zistiť prečo.
Čo sa deje, keď voda vrie?
Voda je z drobných čiastočiek, ktoré sa neustále chvejú. Čím je voda teplejšia, tým rýchlejšie sa chvejú. Práve to nám prezrádza teplota.
Aj zo studenej vody unikne z hladiny do vzduchu zopár rýchlych čiastočiek. Stanú sa vodnou parou – neviditeľným plynom. Tomuto pomalému unikaniu hovoríme vyparovanie.
Keď sa voda zohrieva, uniká čoraz viac čiastočiek. Nakoniec sa voda mení na paru aj hlboko v hrnci a para sa zhromažďuje do bublín. Bubliny stúpajú nahor a na hladine praskajú. Tomu hovoríme var a teplota, pri ktorej sa to deje, je bod varu.
Drobné bublinky na začiatku sú niečo iné. Je to vzduch, ktorý bol vo vode rozpustený a teraz z nej uniká.
Keď voda vrie, už sa ďalej nezohrieva. Silnejší oheň pod hrncom len urýchli var. Ďalšie teplo sa spotrebuje na premenu vody na paru.
Prečo záleží na vzduchu?
Vzduch sa môže zdať ako nič, ale má svoju váhu. Na všetkom okolo teba spočíva obrovský stĺpec vzduchu, vysoký mnoho kilometrov – aj na vode v hrnci. Tlačí na ňu zhora. Tomuto tlačeniu hovoríme tlak vzduchu.
Bublina pary vo vode musí proti tomuto tlaku tlačiť naspäť. Ak tlačí príliš slabo, stlačí sa skôr, ako stihne narásť. Para tlačí rovnako silno ako vzduch, až keď je voda dosť horúca. Vtedy môžu bubliny rásť a voda vrie.
Var vysoko v horách
Čím vyššie vystúpiš, tým menej vzduchu je nad tebou. Vysoko v horách preto vzduch tlačí na vodu slabšie. Pare stačí menšia sila na vytvorenie bublín, a tak voda vrie pri nižšej teplote.
Na vrchole Gerlachovského štítu, najvyššej hory Slovenska (2 655 m), vrie voda asi pri 91 °C. Na Mount Evereste, najvyššej hore sveta (8 849 m), vrie len asi pri 70 °C.
Voda s teplotou 70 °C ťa ešte stále vážne popáli. Na poriadne uvarenie jedla však nie je dosť horúca, takže cestoviny či vajcia sa varia oveľa dlhšie. Ľudia, ktorí žijú vysoko v horách, aj horolezci preto často varia v tlakovom hrnci.
Tlakový hrniec
Tlakový hrniec funguje opačne. Jeho pokrievka tesne dolieha, takže para nemôže uniknúť. Para sa vo vnútri hromadí a tlačí na vodu – asi dvakrát silnejšie ako vzduch vonku.
Voda sa teraz musí zohriať asi na 120 °C, kým začne vrieť. Horúcejšia voda uvarí jedlo rýchlejšie, takže fazuľa, polievka či guláš sú hotové oveľa skôr.
Každá kvapalina má svoj bod varu
Voda nie je jediná kvapalina, ktorá vrie. Každá kvapalina má svoj vlastný bod varu, aj keď na ňu tlačí rovnaký vzduch.
| Kvapalina | Vrie pri (bežnom tlaku vzduchu) |
|---|---|
| Voda | 100 °C |
| Lieh (etanol) | asi 78 °C |
| Propán, plyn do kempingových varičov a grilov | asi −42 °C |
| Tekutý dusík | asi −196 °C |
Niektoré kvapaliny vrú hlboko pod 0 °C, teda pod teplotou, pri ktorej zamŕza voda. Tekutý propán vrie aj v mrazivý zimný deň a nasáva pritom teplo zo studeného vzduchu okolo seba.
Takýmto kvapalinám hovoríme chladivá. Prúdia v trubkách chladničiek a tepelných čerpadiel. Keď sa chladivo silno stlačí, jeho bod varu stúpne – presne ako pri vode v tlakovom hrnci. Vďaka tomu môže chladivo v tepelnom čerpadle vrieť, keď je studené, a znova skvapalnieť, keď je horúce.
Poďme hlbšie: Tlak pary: kedy presne kvapalina vrie? pre dospelých a extra zvedavých
Z kvapaliny neustále unikajú čiastočky a niektoré sa do nej zasa vracajú. V uzavretej nádobe sa nad kvapalinou hromadí para, až kým sa nevracia toľko čiastočiek, koľko ich uniká. Tlak tejto pary sa volá tlak nasýtenej pary. Keď sa kvapalina zohrieva, tento tlak veľmi rýchlo rastie.
Kvapalina vrie, keď tlak jej nasýtenej pary dosiahne tlak okolia. Vtedy môžu vo vnútri kvapaliny vznikať bubliny čistej pary a vydržať.
| Teplota vody | Tlak nasýtenej vodnej pary | Kde voda pri tejto teplote vrie |
|---|---|---|
| 20 °C | asi 2,3 kPa | v nádobe, z ktorej odčerpali takmer všetok vzduch |
| 70 °C | asi 31 kPa | približne na vrchole Mount Everestu |
| 91 °C | asi 73 kPa | na vrchole Gerlachovského štítu |
| 100 °C | 101,3 kPa | pri hladine mora |
| 120 °C | asi 200 kPa | v tlakovom hrnci |
Kilopascal (kPa) je jednotka tlaku. Bežný tlak vzduchu pri hladine mora je asi 101 kPa.
Presnejšie povedané, bublina na dne hrnca musí tlačiť aj proti vode nad sebou a proti sile, ktorá drží povrch bubliny pohromade (povrchové napätie). Bubliny preto vznikajú na drobných škrabancoch a zrnkách nečistôt na dne hrnca.
Poďme hlbšie: Kde obrázok s dverami nesedí pre dospelých a extra zvedavých
- Vzduch netlačí na vodu len zhora. Tlak pôsobí všetkými smermi a voda ho prenáša na každú bublinu vo vnútri, aj na dne hrnca.
- Veľmi čistá voda vo veľmi hladkej šálke sa môže zohriať nad bod varu a nezovrieť. Môže sa to stať v mikrovlnnej rúre. Malé zatrasenie potom spôsobí, že naraz prudko zovrie, a môže oparíť. Vodu preto v mikrovlnke zohrievaj len tak dlho, ako treba, a vyberaj ju opatrne.
Over sa
Prečo sa cestoviny vysoko v horách varia dlhšie?
Ukáž odpoveď
Voda tam vrie pri nižšej teplote, takže nie je taká horúca — Vysoko v horách vzduch tlačí na vodu slabšie, a tak vrie pri nižšej teplote. Chladnejšia voda varí jedlo pomalšie.
Vysoko v horách vzduch tlačí na vodu slabšie, a tak vrie pri nižšej teplote. Chladnejšia voda varí jedlo pomalšie.
Over sa
Čo je vo veľkých bublinách vo vriacej vode?
Ukáž odpoveď
Vodná para — Veľké bubliny tvorí voda, ktorá sa zmenila na plyn – vodná para. Len prvé drobné bublinky sú vzduch, ktorý bol vo vode rozpustený.
Veľké bubliny tvorí voda, ktorá sa zmenila na plyn – vodná para. Len prvé drobné bublinky sú vzduch, ktorý bol vo vode rozpustený.