OneGeology Kids

Усі річки містять лише близько 0.0001% запасів води на нашій планеті. Ця цифра, звичайно, дуже маленька, але річки можуть створювати дивовижні речі.

Вода до річок потрапляє з багатьох джерел. Річки можуть почати в озерах або в джерелах, що випливають з-під землі. Деякі річки утворюються високо в горах, коли починає йти дощ або танути сніг та лід.

Більшість рік течуть швидко на крутих ділянках біля витоку. Швидко рухається вода забирає з кам'янистого дна гравій, пісок, мул.

Річки, що йдуть по слабко похилій поверхні, починають згинатися назад, вперед і впоперек ландшафту. Такі річки називаються меандруючими (блукаючими).

З часом річки утворюють трог у корінних породах, якими вони течуть. Річки, що протікають по м'яких осадових породах, можуть вирізати в них дуже глибокі ущелини і каньйони.

Коли річка досягає озера або моря, потік води сповільнюється і втрачає здатність переносити опади. Тоді опади накопичуються у гирлі річки. Деякі річки беруть в облогу таку велику кількість осадового матеріалу, що ні морські хвилі, не припливи, ні відливи не можуть його винести. Таким чином, у гирлах річок виникають дельти.

Деякі дельти настільки великі, що люди можуть жити. Дельта Нілу є дуже важливою для землеробства в Єгипті.

Якщо ви подивитеся на карту річок і струмків, то побачите, що вони створюють різні форми, названі дренажними структурами. Дренажні структури говорять нам про місцевість, якою течуть річки.

Річки, найчастіше, починаються як дрібні струмки, які поступово стають дедалі більше, оскільки на шляху до них додається вода.Зливи та весняні талі води можуть привнести стільки води, що деякі річки виходять з берегів і затоплюють околиці.

Річки зазвичай стають більшими, коли їх притоки з'єднуються з основним руслом річки.

Деякі річки мають безліч невеликих русел, які постійно роз'єднуються та з'єднуються. Ці річки називаються розгалуженими. Вони зазвичай широкі, але неглибокі і утворюють круті схили в місцях, де береги легко розмиваються.

Деякі річки водоносні лише у дощовий період року або під час весняного танення снігу та льоду. Ці річки називаються тимчасовими.

Багато річок при впаданні в океан утворюють естуарії (лимани). Естуарій - це частина річки, в якій відбувається змішування води - прісної річкової та солоної морської. Припливи є причиною того, що рівень води в лиманах піднімається, то опускається.

Геологи називають річку родовищем алювію. Алювій позначається на геологічній карті Великобританії жовтим кольором.

Ви можете знайти місце, де річка починає свою подорож? Підказка: алювій з'являється біля витоків річки, а зі злиттям кількох річок в одну, алювіальні відкладення розширюються.

Водоспади утворюються у місцях річок, поточних через ділянки з пластами твердих і м'яких гірських порід. М'які породи швидко руйнуються і відносяться водою геть, тоді як твердіші породи опираються ерозії. Тверді шари утворюють пороги, якими вода каскадами стікає вниз.

Деякі водоспади утворюються, коли річкові каскади течуть поверх уступу.

При якій температурі кипить вода і як зрозуміти, що вона закипіла

Вважають, що вода кипить при 100 °C. Але насправді змусити воду вирувати можна за температури нижче цього значення або зовсім без нагріву.Розповідаємо, як таке можливо, і яка вода закипить швидше — прісна чи солона.

Що таке кипіння

Після того, як вода закипить, її температура залишається постійною навіть при додаванні більшої кількості тепла

Кипіння - це процес переходу рідини в пару у всьому обсязі речовини [1]. Іншими словами, вода закипає вся: на дні та на поверхні. У цьому головна відмінність кипіння від випаровування, коли рідина теж перетворюється на пару, але у верхньому шарі, що межує з повітрям. З погляду фізики кипіння відбувається так [1], [2]:

Процес кипіння води

1. У будь-якій рідині спочатку міститься кілька розчинених газів і повітря. У міру нагріву вони перетворюються на бульбашки, які спочатку з'являються на стінках або дні посуду - в місцях, де температура найвища.
2. Одночасно починається випаровування. З погляду фізики це означає, що молекули води швидко та хаотично рухаються, акумулюючи енергію. У певний момент її стає достатньо для розриву зв'язків між частинками, і відбувається фазовий перехід - від рідини у водяну пару, яка випаровується в ті самі бульбашки.
3. У міру зростання температури тиск пари в бульбашках збільшується, вони стають більшими і відриваються від стінок і дна посуду.
4. Піднімаючись, бульбашки досягають шарів води, які ще такі гарячі, як нижні. Від цього бульбашки хлопаються, виділяючи акустичні хвилі. Це саме те саме шипіння, яке чутно в момент закипання води.
5. Чим більше бульбашок піднімається нагору і хлопається, тим активніше шари води перемішуються. У результаті весь обсяг рідини прогрівається поступово. У цей момент бульбашки з водяною парою вже досягають поверхневого шару і лопаються там. Вода починає вирувати.Над каструлею з'являється гаряча серпанок або сильний струмінь пари, що вирвався з бульбашок.

Температура кипіння води

Температура, коли вода закипає, називається точкою кипіння

Температура кипіння води - це загальноприйняте значення в градусах Цельсіях, що дорівнює 100. Коли вода прогрівається до цієї температури, вона кипить. Але за певних умов кипіння можливе і за нижчих показників Цельсія. Чому можливо? Справа в тому, що температура кипіння - це не тільки градуси, які ми відчуваємо як гаряче або холодно, це ще й величина тиску.

За нормальний тиск прийнято 760 мм рт. ст. чи 1 атм. При ньому вода кипить при температурі 100 ° C: тиск водяної пари в бульбашках досягає атмосферних значень, вони лопаються та вивільняють пару [3]. Однак у різних географічних точках тиск буде різним. Наприклад, піднявшись у гори, воно знизиться, як температура кипіння води.

На температуру кипіння впливає початковий склад рідини, її молекулярна структура. Так, в тих самих умовах звичайна чиста вода закипає при 100 °C, а етиловий спирт - при 78,5 °C [4]. Також на швидкість та температуру закипання впливають різні домішки у воді, наприклад столова сіль.

Температура кипіння солоної води

Солона вода кипить за більшої температури, ніж чиста. Цю закономірність відбиває другий закон Рауля. Він говорить, що підвищення температури кипіння пропорційно доданої в розчин речовини [5]. Якщо коротко, то чим більше насипати солі у воду, тим більше тепла знадобиться їй для закипання. Це пов'язано з тим, що щільність та теплопровідність води збільшаться, як і час до вирування. У середньому на кожні 29 г солі розчинених у кілограмі води точка кипіння підвищується на 0,5 °C [6].

Тоді чому при додаванні солі у воду здається, що вона починає кипіти швидше? Насправді вода не почне кипіти швидше. Численні шиплячі бульбашки, що виникають в цей момент - це видима оку реакція розчинення солі [7]. Швидше така вода не закипить, а ось крапка кипіння підвищиться.

Температура кипіння в залежності від тиску

У фізиці температуру кипіння води визначають як тиск її пари, що дорівнює тиску газу над нею [4]. По суті, рівність цих величин одна з головних умов для закипання. На практиці це означає, що чим нижчий тиск, тим нижча точка кипіння, і навпаки.

Яскравим прикладом цього є спроба закип'ятити воду на великих висотах, де атмосферний тиск значно нижчий. Наприклад, на вершині Евересту, що розташована на висоті майже 10 тис. м, вода починає кипіти при температурі всього 68 °C [8]. Це відбувається тому, що бульбашкам повітря в киплячій рідині потрібно менше часу, щоб досягти рівноваги з навколишнім тиском. Але хоча вода і кипить, її температура недостатня для швидкого приготування їжі. Тому досвідчені альпіністи зазвичай беруть із собою заздалегідь приготовлені продукти, які потрібно лише розігріти.

Цікавий факт: Закип'ятити воду можна взагалі без нагріву, тобто без джерела постійного тепла. Але для цього доведеться екстремально знизити тиск довкілля. Один із таких дослідів виглядає так: склянку з теплою водою поміщають під колбу, з якої відкачують повітря. У міру зниження тиску вода в склянці починає вирувати, тобто кипіти.

Температура кипіння води: як відрізняється і від чого залежить

У науці кипіння визначається як зміна агрегатного стану речовини при нагріванні, перехід із рідкого стану в пароподібний, тобто з виділенням пари.За якої температури закипає вода? Фізика стверджує, що чиста прісна вода при нормальному тиску 1 атмосферу (760 мм ртутного стовпа) кипить при 100 °С. Але технічні довідники, а також експериментатори Яків Перельман, Ілля Мельников доводять, що ці параметри можуть бути іншими за певних умов.

Процес кипіння води у побуті бачимо щодня. При уважному спостереженні можемо виділити такі стадії кипіння:

• Через кілька миттєвостей після того як поставили чайник на вогонь, бачимо утворення в ньому невеликих бульбашок на дні та стінках. Це від нагрівання з мікротріщин посуду виділяється нагріте повітря.
• Далі бульбашки розширюються і прагнуть вгору. Збільшуються вони вже за рахунок пари, на яку перетворюється вода при нагріванні. Піднімаються, тому що щільність пари менша, ніж води. При цьому холодні верхні шари води опускаються донизу, стикаються з бульбашками. Так виникають звукові хвилі - характерні звуки чайника під час закипання.
• Пухирців стає все більше, з'являється ефект каламутної води, відомий як біле кипіння.
• Нарешті починається інтенсивне вирування води: бульбашки лопаються, з'являється рясна пара і бризки. Вода кипить.

Яка температура кипіння води у чайнику? У чайник заливаємо чисту воду, без солей та інших добавок. Кип'ятимо її за нормальних умов, тобто при атмосферному тиску на поверхні Землі в одну атмосферу. За законом фізики слід, що вода закипіла за нормальної температури 100 °З.

Після того, як вода закипіла, її температура залишається постійною. При досягненні температури кипіння вся додаткова кількість теплоти йде утворення пари, вода просто випаровується.Автори книги «Фізика для всіх» пояснюють процес випаровування так: пара над водою перемішується з холоднішими високими шарами повітря без пари. Це триватиме безперервно, доки вся вода не випарується.

Насправді воду доводиться кип'ятити у звичайних умовах. Наприклад, туристи в горах знають, що вода закипає за температури нижче 100 °С, що заважає заварити міцний чай і приготувати гарячу їжу.

Досвідченим шляхом виявлено, що при вищому тиску, що перевищує 1 атмосферу, температура кипіння води значно підвищується. При низькому тиску, наприклад при створенні вакууму, спостерігається зворотний процес: вода може закипіти при температурі значно нижче 100 °С.

Відмічено також, що на температуру кипіння води впливає її склад. Так, солона вода потребує більшого нагрівання для кипіння.

Чому залежить температура кипіння? Практика та наукові експерименти доводять, що температура кипіння води залежить від умов – нормального, підвищеного чи зниженого атмосферного тиску, а також від наявності в рідині сторонніх домішок, солей та добавок.

Приготування їжі в казанку на багатті: Depositphotos

Як впливають умови та склад води на температуру кипіння

Яка температура кипіння води у горах? При підйомі в гори повітря стає більш розрідженим: зі збільшенням висоти над рівнем моря атмосферний тиск знижується. Спостерігається така закономірність: при підйомі на кожні 300 м температура кипіння води знижується приблизно на 1 ° С, на висоті 1 000 м вона становитиме близько 96,3 ° С (похибки обумовлені складом води).

У горах Казахстану температура закипання води буде такою:

• На піку Хан-Тенгрі (7010 м) – близько 77,2 °С.
• На піку Талгар (4979 м) – 83,5 °С.
• На Актау (4690 м) – 84,4 °С.
• На Білусі (4506 м) – 84,9 °С.

Автор книги «Цікава фізика» Яків Перельман стверджує, що правильним буде зворотний розрахунок, якщо пам'ятати, що температура кипіння води знижується на 3 °С з кожним кілометром висоти. Тоді за температурою кипіння води можна визначити на якій висоті в горах знаходяться туристи.

Досвідченим шляхом можна визначити, як змінюється температура кипіння при подальшому зниженні атмосферного тиску, наприклад, при створенні вакууму (відкачуючи повітря з якоїсь ємності, куди поміщена посудина з водою). При тиску 0,5 атмосфер вода закипить при температурі 80,8 °С, а при тиску 0,03 атмосфер можна спостерігати прохолодний окріп — кипіння води кімнатної температури 17,2 °С. Цей ефект знайшов практичне застосування у технології вакуумного сушіння, коли домагаються випаровування вологи при невисокій температурі.

При підвищенні атмосферного тиску вода закипає за більш високих температур, ніж 100 °С. Яків Перельман наводить приклад, що у шахті, де тиск вищий, ніж на поверхні, одержують окроп гаряче — 101 °С на глибині 300 м, на глибині 600 м — 102 °С.

При тиску 1,5 атмосфери температура кипіння буде 110,8 ° С, за 2 - 120 ° С, при 3 - 132,8 ° С. Такий ефект застосовується у житті для швидкого приготування страв у скороварках, де створюється тиск у 2–3 атмосфери.

Приготування страви у скороварці: Pixabay

Залежить температура кипіння води від її складу. У воді з додаванням солі молекули Na+ і Cl- заповнюють частину простору між молекулами води. При цьому порушується зв'язок між ними, що перешкоджає нагріванню води. Тому для кипіння солоної води потрібна більш висока температура. Так, якщо до 1 л води додати 60 г солі, то температура кипіння збільшиться на 10 °С.

Автор книги «Неймовірні фізичні досліди» Ілля Мельников наводить досвідчений доказ такого факту. сіль, то температура кипіння підвищиться, що доведе до кипіння води в пляшечку.

Такі ось метаморфози відбуваються з водою.