Var je proces, při kterém se mění stav agregace látky. Vodou rozumíme přeměnu kapaliny na páru.
Lidé si tento pojem často pletou s vypařováním a varem. Zde je důležité pochopit, že v prvním případě lze proces provádět i při pokojové teplotě a ve druhém případě se kapalina zahřeje na požadovanou teplotu.
Samotný proces je složitý. Při kontaktu jakékoli kapaliny se zdrojem tepla se její teplota (T) stále více zvyšuje, až dosáhne tzv. bodu varu. V tomto okamžiku se růst teploty kapaliny skutečně zastaví a tepelná energie, kterou obdrží, rozbije vazby mezi molekulami. Kapalné částice se tedy odpařují a rychle přecházejí do plynného stavu.
Nejklasičtější příklad můžeme vidět pokaždé, když vaříme těstoviny k večeři. Když voda v pánvi dosáhne teploty 100°C, začne se vařit a „kouřit“.
Někdo si může myslet, že vaření a vaření v páře jsou synonyma. Není to tak úplně pravda. Oba procesy jsou endotermické – dochází k nim v důsledku absorpce tepla. Pokud je však odpařování pomalým tokem, který ovlivňuje pouze povrch kapaliny, pak je var násilným procesem. pokrývající celou hmotu kapaliny.
Pokud ve vodě rozpustíte trochu soli, zvýší se bod varu vody. Sůl reaguje s vodou a zvyšuje bod varu vody, což vede k pozdějšímu varu vody. Pro zvýšení teploty o 1° je potřeba přidat 58 g kuchyňské soli na 1 litr vody, ale po přidání cca 10 g soli zůstává teplota téměř stejná.
Teplota páry ve vroucí vodě
Vodní pára se často vytváří, když kapalina dosáhne bodu varu. V této době dochází ke změně v molekulách vody tvořených dvěma atomy vodíku a jedním atomem kyslíku, které po uvolnění přecházejí z kapalného do plynného skupenství.
Mimochodem, vytápění průmyslových a domácích prostor se nejčastěji provádí pomocí zařízení na ohřev vody, nejčastěji kotlů na tuhá paliva nebo elektrických kotlů, kde při ohřevu vody dochází k potřebnému přenosu tepla. Voda je jedním z nejlevnějších přírodních zdrojů, proto je tento typ vytápění nejoblíbenější a nejžádanější. Tento princip vytápění lze použít jak ve velkých průmyslových odvětvích, tak v soukromých domech, stejně jako ve veřejných lázních. Pro jakékoliv elektrické topné kotle vyrábí firma ROSNAGREV vodní topná tělesa jak standardních rozměrů, tak dle výkresové dokumentace zákazníka. Vodní páru lze detekovat vizuálně. Stačí položit pánev na oheň a uvidíte, jak začnou částečky vody stoupat mírným proudem. Toto je vodní pára. V přírodě jej lze pozorovat v horkých pramenech. Teplota vody v nich může být od 100°C.
Hustota páry je mnohem menší než hustota vody, protože molekuly páry jsou dále od sebe. Prostor nad hladinou vody je vyplněn méně hustými molekulami páry. Když povrch kapaliny opouští více molekul, než se do ní vrací, voda se volně vypařuje. V tomto bodě dosáhne svého bodu varu nebo teploty nasycení, protože je nasycen tepelnou energií.
Pokud tlak zůstane konstantní, přidání dalšího tepla nezpůsobí další zvýšení teploty, ale způsobí, že voda vytvoří nasycenou páru. Teplota syté páry a vařící vody ve stejném systému je stejná, ale tepelná energie na jednotku hmotnosti páry je mnohem větší.
Na čem závisí bod varu?
První věc, kterou musíte věnovat pozornost, je atmosférický tlak. Bod varu bude vyšší, pokud je voda pod příliš velkým tlakem. To znamená, že odpařování bude trvat déle.
Důležité je, že bod varu látky se nemůže zvyšovat donekonečna. Když teplota kapaliny překročí její bod varu, je dosaženo „kritické teploty“. To je teplota, nad kterou se plyn nemůže při zvýšení tlaku proměnit v kapalinu, tj. nemůže být zkapalněn. V tomto případě neexistuje žádná specifická kapalná nebo parní fáze.
Bod varu každé látky je jiný. Tato vlastnost závisí na molekulové hmotnosti látky a typu mezimolekulárních sil, které představuje (vodíkové vazby, permanentní dipól, indukovaný dipól), což zase závisí na tom, zda je látka polární kovalentní nebo nepolární kovalentní.
Když je teplota látky pod jejím bodem varu, pouze část jejích molekul na jejím povrchu bude mít dostatek energie, aby přerušila povrchové napětí kapaliny a vstoupila do plynné fáze. Na druhé straně, když je do systému dodáváno teplo, entropie systému se zvyšuje (tendence částic v systému k neuspořádanosti).
Bod varu při různých tlacích
Voda má bod varu 100°C při standardním tlaku (1 bar) – proto se vaří při 100°C (standardně). Protože bod varu a tlak na sobě závisí, teplota se zvyšuje se zvyšujícím se tlakem. Jedině tak dosáhnete bodu varu. To je případ vaření. Pokud zvýšíte tlak v tlakovém hrnci, voda dosáhne bodu varu kolem 120°C místo 100°C. Vaše jídlo tak bude rychleji hotové a navíc ušetříte zhruba polovinu nákladů na energii!
Když látka dosáhne svého bodu varu, přechází z kapalného skupenství do plynného skupenství. Plynná a kapalná fáze mohou být v rovnováze. Například u vody k tomu dochází při teplotě 80 °C a tlaku 474 hPa.
Rovnováha se však může také změnit, pokud zvýšíte nebo snížíte tlak a teplotu. Pokud je systém ochlazen na 70°C, vodní pára kondenzuje (kapalní), dokud tlak páry nedosáhne nové rovnovážné hodnoty.
Bod varu kapaliny závisí na několika faktorech. Tento proces není tak jednoduchý, jak se na první pohled zdá.
Hlavní věc, kterou je třeba si zapamatovat, je, že pokud tlak klesá, klesá také bod varu kapaliny, a pokud se zvyšuje, je pozorováno odpovídající zvýšení.
Naše společnost umí vypočítat a vybrat topná tělesa pro provoz jak při vysokém tlaku, tak i jednoduše pro vaření vody.
