מה קורה לטמפרטורת רתיחה ככל שהלחץ יורד?

ככל שלחץ האוויר הסביבתי פוחת, גם הטמפרטורה הנדרשת להרתיחת נוזל פוחתת. לדוגמא, לוקח יותר זמן להכין מאכלים מסוימים בגבהים גבוהים מכיוון שהמים רותחים בטמפרטורות נמוכות יותר; המים מחזיקים פחות חום ולכן בישול נכון דורש יותר זמן. הקשר בין לחץ לטמפרטורה מוסבר על ידי מאפיין הנקרא לחץ אדים, מדד עד כמה מולקולות מתאדות מנוזל.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

ככל שטמפרטורת הסביבה עולה, גם טמפרטורות הרתיחה עולות. הסיבה לכך היא כי טמפרטורת הסביבה המוגברת מקשה על האדים לברוח מהנוזל, ויש צורך באנרגיה רבה יותר כדי להרתיח.

לחץ האדים של חומר הוא לחץ האדים המופעל על מיכל החומר בטמפרטורה מסוימת; זה נכון גם בנוזלים וגם במוצקים. לדוגמה, אתה ממלא חצי מיכל במים, שואב את האוויר ואוטם את המיכל. המים מתאדים לחלל הריק ויוצרים אדים המפעילים לחץ. בטמפרטורת החדר, לחץ האדים הוא 0.03 אטמוספרות או 0.441 פאונד לאינץ 'מרובע. כאשר הטמפרטורה עולה, הלחץ גם עולה.

בכל טמפרטורה שמעל אפס קלווין, המולקולות בחומר רוטטות בכיוונים אקראיים. מולקולות רוטטות מהר יותר ככל שהטמפרטורות עולות. אולם המולקולות לא רוטטות באותה מהירות; חלקם נעים לאט ואילו אחרים מהירים מאוד. אם המולקולות המהירות ביותר ימצאו את דרכן לפני השטח של אובייקט, יתכן שיהיה להם מספיק אנרגיה כדי לברוח לחלל שמסביב; המולקולות האלה מתאדות מהחומר. ככל שהטמפרטורה עולה, למולקולות נוספות יש אנרגיה להתאדות מהחומר, מה שמניע את לחץ האדים.

אם ואקום מקיף חומר, מולקולות שעוזבות את פני השטח אינן עומדות בפני עמידות ומייצרות אדי. עם זאת, כאשר החומר מוקף באוויר, לחץ האדים שלו חייב לחרוג מהלחץ האטמוספרי על מנת שהמולקולות יתאדו. אם לחץ האדים נמוך מלחץ האטמוספירה, מולקולות שעוזבות נאלצות חזרה לחומר על ידי התנגשויות מולקולות אוויר.

נוזל רותח כאשר המולקולות האנרגטיות ביותר שלו יוצרות בועות של אדים. אולם בלחץ אוויר גבוה מספיק, נוזל הופך חם אך אינו רותח או מתאדה. כאשר לחץ האוויר הסביבתי יורד, מולקולות המתאדות מנוזל רותח פוגשות פחות התנגדות ממולקולות האוויר ונכנסות לאוויר ביתר קלות. מכיוון שניתן להפחית את לחץ האדים, גם הטמפרטורה הדרושה להרתיחת הנוזל מופחתת.