Was passiert mit einer Siedetemperatur, wenn der Druck abnimmt?

Mit abnehmendem Umgebungsluftdruck sinkt auch die zum Sieden einer Flüssigkeit erforderliche Temperatur. Beispielsweise dauert die Zubereitung einiger Lebensmittel in großen Höhenlagen länger, da Wasser bei niedrigeren Temperaturen kocht; Das Wasser hält weniger Hitze, so dass das richtige Kochen mehr Zeit benötigt. Der Zusammenhang zwischen Druck und Temperatur wird durch eine Eigenschaft namens Dampfdruck erklärt, ein Maß dafür, wie leicht Moleküle aus einer Flüssigkeit verdampfen.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Mit steigender Umgebungstemperatur steigen auch die Siedetemperaturen. Dies liegt daran, dass eine erhöhte Umgebungstemperatur das Entweichen von Dampf aus der Flüssigkeit erschwert und zum Sieden mehr Energie benötigt wird.

Der Dampfdruck eines Stoffes ist der Druck von Dämpfen, der bei einer bestimmten Temperatur auf einen Behälter des Stoffes ausgeübt wird; dies gilt sowohl für Flüssigkeiten als auch für Feststoffe. Zum Beispiel füllen Sie einen Behälter zur Hälfte mit Wasser, pumpen die Luft ab und verschließen den Behälter. Das Wasser verdunstet im Vakuum und erzeugt einen Dampf, der einen Druck ausübt. Bei Raumtemperatur beträgt der Dampfdruck 0,03 Atmosphären oder 0,441 Pfund pro Quadratzoll. Mit steigender Temperatur steigt auch der Druck.

Bei jeder Temperatur über null Kelvin schwingen die Moleküle einer Substanz in zufällige Richtungen. Moleküle schwingen schneller, wenn die Temperaturen steigen. Die Moleküle schwingen jedoch nicht alle gleich schnell; einige bewegen sich langsam, während andere sehr schnell sind. Wenn die schnellsten Moleküle ihren Weg zur Oberfläche eines Objekts finden, haben sie möglicherweise genug Energie, um in den umgebenden Raum zu entweichen; es sind diese Moleküle, die aus der Substanz verdampfen. Mit steigender Temperatur haben mehr Moleküle die Energie, um aus der Substanz zu verdampfen, was den Dampfdruck erhöht.

Umgibt ein Vakuum eine Substanz, treffen Moleküle, die die Oberfläche verlassen, auf keinen Widerstand und erzeugen einen Dampf. Wenn der Stoff jedoch von Luft umgeben ist, muss sein Dampfdruck den Atmosphärendruck überschreiten, damit Moleküle verdampfen können. Ist der Dampfdruck niedriger als der Atmosphärendruck, werden austretende Moleküle durch Kollisionen mit Luftmolekülen in die Substanz zurückgedrängt.

Eine Flüssigkeit kocht, wenn ihre energiereichsten Moleküle Dampfblasen bilden. Bei ausreichend hohem Luftdruck wird eine Flüssigkeit jedoch heiß, siedet oder verdampft jedoch nicht. Wenn der Umgebungsluftdruck abnimmt, treffen Moleküle, die aus einer kochenden Flüssigkeit verdampfen, auf weniger Widerstand durch Luftmoleküle und treten leichter in die Luft ein. Da der Dampfdruck verringert werden kann, wird auch die zum Sieden der Flüssigkeit erforderliche Temperatur verringert.