Co się dzieje z temperaturą wrzenia, gdy spada ciśnienie?

Wraz ze spadkiem ciśnienia powietrza otoczenia spada również temperatura wymagana do zagotowania cieczy. Na przykład przygotowanie niektórych potraw na dużych wysokościach zajmuje więcej czasu, ponieważ woda wrze w niższych temperaturach; woda utrzymuje mniej ciepła, więc właściwe gotowanie wymaga więcej czasu. Związek między ciśnieniem a temperaturą tłumaczy się właściwością zwaną prężnością pary, miarą tego, jak łatwo cząsteczki odparowują z cieczy.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Wraz ze wzrostem temperatury otoczenia wzrastają również temperatury wrzenia. Dzieje się tak, ponieważ podwyższona temperatura otoczenia utrudnia ulatnianie się pary z cieczy, a do zagotowania potrzeba więcej energii.

Prężność par substancji to ciśnienie par wywierane na pojemnik substancji w określonej temperaturze; dotyczy to zarówno cieczy, jak i ciał stałych. Na przykład napełniasz pojemnik do połowy wodą, wypompowujesz powietrze i zamykasz pojemnik. Woda odparowuje w próżni, wytwarzając parę, która wywiera ciśnienie. W temperaturze pokojowej ciśnienie pary wynosi 0,03 atmosfery lub 0,441 funta na cal kwadratowy. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta również ciśnienie.

W każdej temperaturze powyżej zera kelwinów cząsteczki substancji drgają w przypadkowych kierunkach. Cząsteczki wibrują szybciej wraz ze wzrostem temperatury. Jednak nie wszystkie cząsteczki wibrują z tą samą prędkością; niektóre poruszają się powoli, podczas gdy inne są bardzo szybkie. Jeśli najszybsze cząsteczki znajdą drogę na powierzchnię obiektu, mogą mieć wystarczająco dużo energii, aby uciec do otaczającej przestrzeni; to te cząsteczki odparowują z substancji. Wraz ze wzrostem temperatury więcej cząsteczek ma energię potrzebną do odparowania z substancji, podnosząc ciśnienie pary.

Jeśli próżnia otacza substancję, cząsteczki, które opuszczają powierzchnię, nie napotykają oporu i wytwarzają parę. Jednak gdy substancja jest otoczona powietrzem, jej prężność pary musi przekraczać ciśnienie atmosferyczne, aby cząsteczki mogły wyparować. Jeśli ciśnienie pary jest niższe niż ciśnienie atmosferyczne, cząsteczki, które opuszczają, są wtłaczane z powrotem do substancji przez zderzenia z cząsteczkami powietrza.

Ciecz wrze, gdy jej najbardziej energetyczne cząsteczki tworzą bąbelki pary. Jednak pod dostatecznie wysokim ciśnieniem powietrza ciecz nagrzewa się, ale nie wrze ani nie odparowuje. Gdy ciśnienie powietrza otoczenia spada, cząsteczki parujące z wrzącej cieczy napotykają mniejszy opór ze strony cząsteczek powietrza i łatwiej dostają się do powietrza. Ponieważ ciśnienie pary można zmniejszyć, obniża się również temperatura potrzebna do zagotowania cieczy.