เกิดอะไรขึ้นกับอุณหภูมิเดือดเมื่อความดันลดลง?

เมื่อความดันอากาศแวดล้อมลดลง อุณหภูมิที่ต้องใช้ในการต้มของเหลวก็จะลดลงด้วย ตัวอย่างเช่น การทำอาหารบนที่สูงต้องใช้เวลานานกว่าเพราะน้ำเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า น้ำเก็บความร้อนได้น้อยกว่า ดังนั้นการปรุงอาหารอย่างเหมาะสมจึงต้องใช้เวลามากขึ้น ความสัมพันธ์ระหว่างความดันและอุณหภูมิอธิบายโดยคุณสมบัติที่เรียกว่าความดันไอ ซึ่งเป็นตัววัดว่าโมเลกุลจะระเหยออกจากของเหลวได้ง่ายเพียงใด

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมเพิ่มขึ้น อุณหภูมิการเดือดก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน นั่นเป็นเพราะอุณหภูมิแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นทำให้ไอระเหยออกจากของเหลวได้ยาก และต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการต้ม

ความดันไอของสารคือความดันของไอระเหยที่กระทำต่อภาชนะของสารที่อุณหภูมิหนึ่ง สิ่งนี้เป็นจริงสำหรับทั้งของเหลวและของแข็ง ตัวอย่างเช่น คุณเติมน้ำครึ่งหนึ่งในภาชนะ สูบลมออกและปิดฝาภาชนะ น้ำระเหยกลายเป็นสุญญากาศ ทำให้เกิดไอที่ออกแรงดัน ที่อุณหภูมิห้อง ความดันไอคือ 0.03 บรรยากาศหรือ 0.441 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความดันก็จะสูงขึ้นด้วย

ที่อุณหภูมิใด ๆ ที่สูงกว่าศูนย์เคลวิน โมเลกุลในสารจะสั่นในทิศทางแบบสุ่ม โมเลกุลจะสั่นเร็วขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม โมเลกุลไม่ได้สั่นสะเทือนด้วยความเร็วเท่ากันทั้งหมด บางคนเคลื่อนไหวช้าในขณะที่คนอื่นเร็วมาก หากโมเลกุลที่เร็วที่สุดพบทางไปยังพื้นผิวของวัตถุ พวกมันอาจมีพลังงานเพียงพอที่จะหลบหนีออกสู่อวกาศโดยรอบ เป็นโมเลกุลที่ระเหยออกจากสาร เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น โมเลกุลจำนวนมากขึ้นจะมีพลังงานในการระเหยออกจากสาร ทำให้แรงดันไอเพิ่มขึ้น

หากสุญญากาศล้อมรอบสาร โมเลกุลที่ออกจากพื้นผิวจะไม่ต้านทานและทำให้เกิดไอ อย่างไรก็ตาม เมื่อสารถูกล้อมรอบด้วยอากาศ ความดันไอของสารจะต้องเกินความดันบรรยากาศเพื่อให้โมเลกุลระเหย ถ้าความดันไอต่ำกว่าความดันบรรยากาศ โมเลกุลที่ปล่อยไว้จะถูกผลักกลับเข้าไปในสารโดยการชนกับโมเลกุลของอากาศ

ของเหลวเดือดเมื่อโมเลกุลที่มีพลังมากที่สุดก่อตัวเป็นฟองไอ อย่างไรก็ตาม ภายใต้ความกดอากาศที่สูงเพียงพอ ของเหลวจะร้อนแต่ไม่เดือดหรือระเหย เมื่อความดันอากาศแวดล้อมลดลง โมเลกุลที่ระเหยจากของเหลวเดือดจะมีความต้านทานน้อยลงจากโมเลกุลของอากาศและเข้าสู่อากาศได้ง่ายขึ้น เนื่องจากความดันไอสามารถลดลงได้ อุณหภูมิที่จำเป็นในการต้มของเหลวจึงลดลงด้วย