Wrzenie a ciśnienie pary nasyconej

Pytanie

Pyta Sławek

W podręcznikach szkolnych znajduje się definicja temperatury wrzenia „Każda ciecz wrze w takiej temperaturze, w której ciśnienie jej pary nasyconej jest równe ciśnieniu zewnętrznemu”. No i uczeń ma problem – czy to stwierdzenie jest poprawne? Wydaje mu się, że to oznaczałoby, że w zamkniętym zbiorniku z cieczą i parą nasyconą (brak powietrza) ciecz wrze cały czas :), ponieważ w tym przypadku ciśnienie zewnętrzne jest ciśnieniem pary nasyconej. Nie potrafię tego wytłumaczyć :(

Odpowiedź

Odpowiada dr Grzegorz Brona

Ciśnienie pary nasyconej to ciśnienie, przy którym w danej temperaturze gaz jest w stanie równowagi z cieczą (tyle samo cieczy paruje co gazu skrapla się). Ciecz wrze w temperaturze, w której ciśnienie pary nasyconej jest równe ciśnieniu otoczenia. Aby osiągnąć powyższy warunek, zamiast zwiększać temperaturę można obniżać ciśnienie otoczenia. I rzeczywiście odsysając powietrze znad zlewki z wodą doprowadzimy do jej wrzenia. Dzieje się więc dokładnie to co Pan opisał. No prawie dokładnie :). Wraz z wrzeniem następuje bowiem obniżenie temperatury pozostałej cieczy — cząsteczki cieczy o najwyższych energiach kinetycznych przechodzą do stanu gazowego, a te o niższych wciąż pozostają w cieczy. Jeżeli wrzenie zostało zapoczątkowane w stosunkowo niskiej temperaturze (poprzez zmniejszenie ciśnienia), może się zdarzyć, że temperatura cieczy spadnie na tyle, że zamieni się ona w formę stałą (w przypadku wody to lód) i wrzenie ustanie.