Це може здивувати! Чому вода при кипінні у мікрохвильовці не утворює бульбашок

Коли вода нагрівається на плиті, першим знаком наближення кипіння стають дрібні бульбашки. У мікрохвильовці ж вода може досягати температури кипіння без будь-яких видимих ознак, передають Патріоти України.

Це явище не суперечить фізиці: воно пов’язане з особливостями утворення бульбашок і тим, яка енергія потрібна для переходу води в пару. Наукові пояснення цього процесу дають чітку відповідь, чому у мікрохвильовці кипіння може відбуватися "без бульбашок".

Чому при кипінні на плиті з’являються бульбашки

Під час нагрівання на плиті бульбашки постійно виникають і зникають, коли вода починає нагріватися над джерелом тепла. Температура, за якої помітні бульбашки починають формуватися, може бути значно вищою за формальну точку кипіння води.

За словами фахівця з динаміки рідин Джонатана Борейка з Virginia Tech, після 100 °C молекулам води енергетично вигідніше бути парою, ніж рідиною. На цьому етапі хімічний потенціал води в газовому стані нижчий, ніж у рідкому, тому водяна пара є більш стабільною.

Однак це не означає, що кипіння відбудеться автоматично. Щоб вода перейшла в стан кипіння, має утворитися бульбашка, а це потребує енергії. Тому температура, за якої вода фактично починає кипіти, є компромісом між енергетичною вигодою переходу в газ і енергією, необхідною для створення бульбашки.

Роль поверхневого натягу

Бульбашка – не просто об’єм газу. Це межа між газовою і рідкою фазами, а така межа підпорядковується поверхневому натягу.

"Дуже маленькі бульбашки мають дуже велике співвідношення площі поверхні до об’єму, тоді як більша бульбашка має меншу площу відносно свого об’єму. Об’єм домінує, чим більша вона стає, що переважає вартість поверхневого натягу", – пояснив Борейко.

Поверхневий натяг намагається зменшити площу межі до мінімуму, тобто фактично "стиснути" бульбашку назад у рідину. Для стабільного існування бульбашка повинна містити достатньо газу, щоб енергетична вигода від утворення пари перевищила витрати на створення поверхні.

Малі бульбашки мають велике співвідношення площі до об’єму, тому поверхневий натяг легко їх руйнує. Чим більша бульбашка, тим більше домінує об’єм, і тим легше газу "перемогти" поверхневий натяг.

Що таке супернагрівання

Через поверхневий натяг вода часто не кипить рівно при 100 °C, а при трохи вищій температурі. Це явище називається супернагріванням. Точка кипіння – температура, при якій газ стає більш стабільним, ніж рідина, а додаткові градуси – це енергія активації, необхідна для створення достатньо великої бульбашки.

Саме тому кипіння в мікрохвильовці не утворює бульбашок, хоча фізика процесу в той момент навіть інтенсивніша, ніж на плиті.