Was bedeutet eigentlich die Definition von Kochen?

Stellen Sie sich ein Glas Wasser in einer vollständig entleerten Kiste vor. In der Box ist überhaupt kein Gas, nur flüssiges Wasser und leeres Vakuum. Ab und zu ein H$_2$O-Molekül in der Nähe der Wasseroberfläche erhält einen zufälligen Stoß von seinen Nachbarn, der ausreicht, um es aus der flüssigen Phase zu befreien und nach außen in das Vakuum zu treiben. Durch diesen Mechanismus verdunstet das flüssige Wasser und wird zu Wasserdampf.

Anfangs gibt es kaum Dampf, so dass die Rückreaktion (ein H$_2$O-Molekül in der Dampfphase, das zurück in die flüssige Phase kondensiert) ist selten. Wenn mehr Moleküle in die Dampfphase eintreten, nimmt die Rekondensationsrate zu, bis schließlich die Kondensationsrate gleich der Verdampfungsrate ist. An diesem Punkt befindet sich die Flüssigkeit im Gleichgewicht mit dem Dampf und dem Druck des gasförmigen H$_2$O wird als Dampfdruck von H bezeichnet$_2$O. Beachten Sie, dass der Dampfdruck eine Funktion der Temperatur ist; wenn das Wasserglas heißer ist, die Rate, mit der H$_2$O-Moleküle in die Dampfphase hinausgeschleudert werden, steigt, was bedeutet, dass der entsprechende für das Gleichgewicht erforderliche Dampfdruck ebenfalls ansteigt.

Wenn die Box zunächst nicht evakuiert, sondern mit einer Atmosphäre aus beispielsweise reinem Heliumgas gefüllt würde, würde genau derselbe Vorgang ablaufen. Daher bezieht sich der Dampfdruck speziell auf den Partialdruck von H$_2$O, das sich über seiner flüssigen Phase im Gleichgewicht befindet und sich nicht mit dem Druck aufgrund anderer Gase befasst.

Betrachten Sie nun einen Topf mit Wasser auf Ihrem Herd. Angenommen, Ihre Küche ist vollständig von der Außenumgebung abgeschirmt, mit Ausnahme eines Kolbens, der der Atmosphäre ausgesetzt ist. Der Zweck dieser aufwendigen Einrichtung ist es, sicherzustellen, dass Ihre Küche auf genau einer Atmosphäre bleibt, aber kein Gas ein- oder austreten kann. Gehen Sie für den Moment auch davon aus, dass die Gase in der Küche perfekt gemischt sind.

Wenn Sie die Temperatur des Wassers erhöhen, erhöht sich die Verdunstungsrate – folglich steigt auch der Dampfdruck. Der Anteil an H$_2$O Dampf in Ihrer Küche erhöht sich und der Kolben wird langsam nach außen gedrückt, sodass das System immer im Gleichgewicht ist. Bei 99$^\circ$C, das Gas in Ihrer Küche besteht fast ausschließlich aus Wasserdampf, aber es wird immer noch ein Gleichgewicht aufrechterhalten.

Aber dann überquert man die 100$^\circ$C-Punkt, und der Dampfdruck übersteigt$1$Geldautomat. Jetzt kommt es zu unkontrollierter Verdunstung, da der Partialdruck des Wassers in Ihrer Küche niemals mit dem Dampfdruck übereinstimmen kann (der Druck, der erforderlich ist, um das Verdunstungs-/Kondensationsgleichgewicht aufrechtzuerhalten). Das kocht.

Nun, diese Situation ist offensichtlich künstlich. Im wirklichen Leben ist Ihre Küche nicht abgedichtet und die Gase im Raum sind nicht perfekt gemischt. Die Region direkt über der Wasseroberfläche hat eine sehr hohe Konzentration von H$_2$O-Dampf, und in diesem Bereich wird das Verdampfungs-/Kondensationsgleichgewicht aufrechterhalten - das heißt, bis der Siedepunkt erreicht ist.

Die Definition, die Sie zitieren, ist von offenen Gefäßen, dh es existiert eine Flüssigkeitsoberfläche. Auf der Erde ist sie aufgrund der Schwerkraft eine ebene Oberfläche und die Flüssigkeit ist in einem Gefäß enthalten.

Meine Frage ist, was genau wir in Bezug auf ein geschlossenes Gefäß als "Druck, der die Flüssigkeit umgibt" bezeichnen. Bedeutet es Druck direkt über der Flüssigkeitsoberfläche oder den Druck über dem Deckel.

Deckel sind nicht in der Definition enthalten, und der Druckanstieg bei aufgesetztem Deckel erklärt ein schnelleres Kochen und die Funktionsweise von Schnellkochtöpfen . Viele Diagramme hier.

Druckgaren ist der Prozess des Garens von Lebensmitteln unter Hochdruckdampf mit Wasser oder einer Kochflüssigkeit auf Wasserbasis in einem versiegelten Gefäß, das als Schnellkochtopf bekannt ist. Hoher Druck begrenzt das Kochen und ermöglicht das Erreichen von Kochtemperaturen weit über 100 ° C (212 ° F).

Sieden ist ein Phasenwechsel, bei dem eine Flüssigkeit in ein Gas übergeht. Diese ist temperatur- und druckabhängig. Sofern es nicht wie in einem Schnellkochtopf abgedichtet ist, ist erhitztes Wasser dem atmosphärischen Druck ausgesetzt, bei dem der Dampfdruck dem Luftdruck entspricht. Auf Meereshöhe beträgt der Luftdruck etwa 14,7 psi, wo Wasser bei 100 Grad C zu kochen beginnt. In höheren Lagen, wo der Luftdruck geringer wird, wird die Siedetemperatur von Wasser geringer.