- Зависимость температуры кипения воды от высоты над уровнем моря
- Температура кипения от высоты над уровнем моря таблица
- Температура кипения воды в зависимости от высоты над уровнем моря. Таблица от -305 до 9144 м, в °C и °F
- Температура кипения воды в зависимости от высоты над уровнем моря. Таблица от -305 до 9144 м, в °C и °F
- Температура кипения от высоты над уровнем моря таблица
- Уменьшение времени приготовления пищи
Зависимость температуры кипения воды от высоты над уровнем моря
После создания пары калькуляторов на тему давления вообще (Конвертер единиц давления) и атмосферного давления в частности (Барометрическое нивелирование), захотелось узнать, как рассчитать температуру кипения воды в зависимости от высоты. Я откуда-то знал, что на высоте вода кипит при температуре ниже 100°С — а вот при какой точно температуре она кипит — вопрос.
Задача состоит из двух этапов — установить зависимость атмосферного давления от высоты и зависимость температуры кипения от давления. Начнем с последнего, как с более интересного.
Кипение представляет собой фазовый переход первого рода (вода сменяет агрегатное состояние из жидкого на газообразное).
Фазовый переход первого рода описывается уравнением Клапейрона:
,
где
— удельная теплота фазового перехода, которая численно равна количеству теплоты сообщаемой единице массы вещества для осуществления фазового перехода,
— температура фазового перехода,
— изменение удельного объема при переходе
Клаузиус упростил уравнение Клапейрона для случаев испарения и возгонки, предположив, что
- Пар подчиняется закону идеального газа
- Удельный объем жидкости много меньше удельного объема пара
Из пункта один следует, что состояние пара можно описать уравнением Менделеева-Клапейрона
,
а из пункта два — что удельным объемом жидкости можно пренебречь.
Таким образом, уравнение Клапейрона принимает вид
,
где удельный объем можно выразить через
,
и окончательно
разделяя переменные, получим
Проинтегрировав левую часть от до , а правую от до , т.е. от одной точки до другой точки , лежащей на линии равновесия жидкость-пар, получим уравнение
называемое уравнением Клаузиуса-Клапейрона.
Собственно, это и есть искомая зависимость температуры кипения от давления.
Проведем еще пару преобразований
,
здесь
— молярная масса воды, 18 г/моль
— универсальная газовая постоянная, 8.31 Дж/(моль × К)
— удельная теплота испарения воды 2.3 × 10 6 Дж/кг
Теперь осталось установить зависимость атмосферного давления от высоты. Здесь мы воспользуемся барометрической формулой (другой у нас все равно нет):
или
,
здесь
— молярная масса воздуха, 29 г/моль
— универсальная газовая постоянная, 8.31 Дж/(моль×К)
— ускорение силы тяжести, 9.81 м/(с×с)
— температура воздуха
Значения, относящиеся к воздуху, пометим индексом v, к воде — h
Приравняв и избавившись от экспоненты, получим
На самом деле реальное давление воздуха не следует барометрической формуле, так как при больших перепадах высот температуру воздуха нельзя считать постоянной. Кроме того, ускорение свободного падения зависит от географической широты, а атмосферное давление — еще и от концентрации паров воды. То есть значение по этой формуле мы получим приближенное. Поэтому ниже я включил еще один калькулятор, который использует использует формулу для расчет температуры кипения в зависимости от давления воздуха в миллиметрах ртутного столба.
Калькулятор зависимости температуры кипения от высоты:
Источник
Температура кипения от высоты над уровнем моря таблица
После создания пары калькуляторов на тему давления вообще (Конвертер единиц давления) и атмосферного давления в частности (Барометрическое нивелирование), захотелось узнать, как рассчитать температуру кипения воды в зависимости от высоты. Я откуда-то знал, что на высоте вода кипит при температуре ниже 100°С — а вот при какой точно температуре она кипит — вопрос.
Задача состоит из двух этапов — установить зависимость атмосферного давления от высоты и зависимость температуры кипения от давления. Начнем с последнего, как с более интересного.
Кипение представляет собой фазовый переход первого рода (вода сменяет агрегатное состояние из жидкого на газообразное).
Фазовый переход первого рода описывается уравнением Клапейрона:
,
где
— удельная теплота фазового перехода, которая численно равна количеству теплоты сообщаемой единице массы вещества для осуществления фазового перехода,
— температура фазового перехода,
— изменение удельного объема при переходе
Клаузиус упростил уравнение Клапейрона для случаев испарения и возгонки, предположив, что
- Пар подчиняется закону идеального газа
- Удельный объем жидкости много меньше удельного объема пара
Из пункта один следует, что состояние пара можно описать уравнением Менделеева-Клапейрона
,
а из пункта два — что удельным объемом жидкости можно пренебречь.
Таким образом, уравнение Клапейрона принимает вид
,
где удельный объем можно выразить через
,
и окончательно
разделяя переменные, получим
Проинтегрировав левую часть от до , а правую от до , т.е. от одной точки до другой точки , лежащей на линии равновесия жидкость-пар, получим уравнение
называемое уравнением Клаузиуса-Клапейрона.
Собственно, это и есть искомая зависимость температуры кипения от давления.
Проведем еще пару преобразований
,
здесь
— молярная масса воды, 18 г/моль
— универсальная газовая постоянная, 8.31 Дж/(моль × К)
— удельная теплота испарения воды 2.3 × 10 6 Дж/кг
Теперь осталось установить зависимость атмосферного давления от высоты. Здесь мы воспользуемся барометрической формулой (другой у нас все равно нет):
или
,
здесь
— молярная масса воздуха, 29 г/моль
— универсальная газовая постоянная, 8.31 Дж/(моль×К)
— ускорение силы тяжести, 9.81 м/(с×с)
— температура воздуха
Значения, относящиеся к воздуху, пометим индексом v, к воде — h
Приравняв и избавившись от экспоненты, получим
На самом деле реальное давление воздуха не следует барометрической формуле, так как при больших перепадах высот температуру воздуха нельзя считать постоянной. Кроме того, ускорение свободного падения зависит от географической широты, а атмосферное давление — еще и от концентрации паров воды. То есть значение по этой формуле мы получим приближенное. Поэтому ниже я включил еще один калькулятор, который использует использует формулу для расчет температуры кипения в зависимости от давления воздуха в миллиметрах ртутного столба.
Калькулятор зависимости температуры кипения от высоты:
Источник
Температура кипения воды в зависимости от высоты над уровнем моря. Таблица от -305 до 9144 м, в °C и °F
Температура кипения воды в зависимости от высоты над уровнем моря. Таблица от -305 до 9144 м, в °C и °F
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| -1000 | -305 | 213.9 | 101.1 |
| -750 | -229 | 213.5 | 100.8 |
| -500 | -152 | 213.0 | 100.5 |
| -250 | -76 | 212.5 | 100.3 |
| 0 | 0 | 212.0 | 100.0 |
| 250 | 76 | 211.5 | 99.7 |
| 500 | 152 | 211.0 | 99.5 |
| 750 | 229 | 210.5 | 99.2 |
| 1000 | 305 | 210.1 | 98.9 |
| 1250 | 381 | 209.6 | 98.6 |
| 1500 | 457 | 209.1 | 98.4 |
| 1750 | 533 | 208.6 | 98.1 |
| 2000 | 610 | 208.1 | 97.8 |
| 2250 | 686 | 207.6 | 97.6 |
| 2500 | 762 | 207.2 | 97.3 |
| 2750 | 838 | 206.7 | 97.1 |
| 3000 | 914 | 206.2 | 96.8 |
| 3250 | 991 | 205.7 | 96.5 |
| 3500 | 1067 | 205.3 | 96.3 |
| 3750 | 1143 | 204.8 | 96.0 |
| 4000 | 1219 | 204.3 | 95.7 |
| 4250 | 1295 | 203.8 | 95.5 |
| 4500 | 1372 | 203.4 | 95.2 |
| 4750 | 1448 | 202.9 | 94.9 |
| 5000 | 1524 | 202.4 | 94.7 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| 5250 | 1600 | 202.0 | 94.4 |
| 5500 | 1676 | 201.5 | 94.2 |
| 5750 | 1753 | 201.0 | 93.9 |
| 6000 | 1829 | 200.6 | 93.6 |
| 6250 | 1905 | 200.1 | 93.4 |
| 6500 | 1981 | 199.6 | 93.1 |
| 6750 | 2057 | 199.2 | 92.9 |
| 7000 | 2134 | 198.7 | 92.6 |
| 7250 | 2210 | 198.2 | 92.4 |
| 7500 | 2286 | 197.8 | 92.1 |
| 7750 | 2362 | 197.3 | 91.8 |
| 8000 | 2438 | 196.9 | 91.6 |
| 8250 | 2515 | 196.4 | 91.3 |
| 8500 | 2591 | 196.0 | 91.1 |
| 8750 | 2667 | 195.5 | 90.8 |
| 9000 | 2743 | 195.0 | 90.6 |
| 9250 | 2819 | 194.6 | 90.3 |
| 9500 | 2896 | 194.1 | 90.1 |
| 9750 | 2972 | 193.7 | 89.8 |
| 10000 | 3048 | 193.2 | 89.6 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| 10250 | 3124 | 192.8 | 89.3 |
| 10500 | 3200 | 192.3 | 89.1 |
| 10750 | 3277 | 191.9 | 88.8 |
| 11000 | 3353 | 191.4 | 88.6 |
| 11250 | 3429 | 191.0 | 88.3 |
| 11500 | 3505 | 190.5 | 88.1 |
| 11750 | 3581 | 190.1 | 87.8 |
| 12000 | 3658 | 189.7 | 87.6 |
| 12250 | 3734 | 189.2 | 87.3 |
| 12500 | 3810 | 188.8 | 87.1 |
| 12750 | 3886 | 188.3 | 86.8 |
| 13000 | 3962 | 187.9 | 86.6 |
| 13250 | 4037 | 187.4 | 86.4 |
| 13500 | 4115 | 187.0 | 86.1 |
| 13750 | 4191 | 186.6 | 85.9 |
| 14000 | 4267 | 186.1 | 85.6 |
| 14250 | 4343 | 185.7 | 85.4 |
| 14500 | 4420 | 185.3 | 85.1 |
| 14750 | 4496 | 184.8 | 84.9 |
| 15000 | 4572 | 184.4 | 84.7 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| 15250 | 4648 | 184.0 | 84.4 |
| 15500 | 4724 | 183.5 | 84.2 |
| 15750 | 4801 | 183.1 | 83.9 |
| 16000 | 4877 | 182.7 | 83.7 |
| 16250 | 4953 | 182.2 | 83.5 |
| 16500 | 5029 | 181.8 | 83.2 |
| 16750 | 5105 | 181.4 | 83.0 |
| 17000 | 5182 | 180.9 | 82.7 |
| 17250 | 5258 | 180.5 | 82.5 |
| 17500 | 5334 | 180.1 | 82.3 |
| 17750 | 5410 | 179.7 | 82.0 |
| 18000 | 5486 | 179.2 | 81.8 |
| 18250 | 5563 | 178.8 | 81.6 |
| 18500 | 5639 | 178.4 | 81.3 |
| 18750 | 5715 | 178.0 | 81.1 |
| 19000 | 5791 | 177.6 | 80.9 |
| 19250 | 5867 | 177.1 | 80.6 |
| 19500 | 5944 | 176.7 | 80.4 |
| 19750 | 6020 | 176.3 | 80.2 |
| 20000 | 6096 | 175.9 | 79.9 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| 20250 | 6172 | 175.5 | 79.7 |
| 20500 | 6248 | 175.1 | 79.5 |
| 20750 | 6325 | 174.7 | 79.3 |
| 21000 | 6401 | 174.2 | 79.0 |
| 21250 | 6477 | 173.8 | 78.8 |
| 21500 | 6553 | 173.4 | 78.6 |
| 21750 | 6629 | 173.0 | 78.3 |
| 22000 | 6706 | 172.6 | 78.1 |
| 22250 | 6782 | 172.2 | 77.9 |
| 22500 | 6858 | 171.8 | 77.7 |
| 22750 | 6934 | 171.4 | 77.4 |
| 23000 | 7010 | 171.0 | 77.2 |
| 23250 | 7087 | 170.6 | 77.0 |
| 23500 | 7163 | 170.2 | 76.8 |
| 23750 | 7239 | 169.8 | 76.5 |
| 24000 | 7315 | 169.4 | 76.3 |
| 24250 | 7391 | 169.0 | 76.1 |
| 24500 | 7468 | 168.6 | 75.9 |
| 24750 | 7544 | 168.2 | 75.6 |
| 25000 | 7620 | 167.8 | 75.4 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
| 25250 | 7696 | 167.4 | 75.2 |
| 25500 | 7772 | 167.0 | 75.0 |
| 25750 | 7849 | 166.6 | 74.8 |
| 26000 | 7925 | 166.2 | 74.5 |
| 26250 | 8001 | 165.8 | 74.3 |
| 26500 | 8077 | 165.4 | 74.1 |
| 26750 | 8153 | 165.0 | 73.9 |
| 27000 | 8230 | 164.6 | 73.7 |
| 27250 | 8306 | 164.2 | 73.5 |
| 27500 | 8382 | 163.8 | 73.2 |
| 27750 | 8458 | 163.4 | 73.0 |
| 28000 | 8534 | 163.1 | 72.8 |
| 28250 | 8611 | 162.7 | 72.6 |
| 28500 | 8687 | 162.3 | 72.4 |
| 28750 | 8763 | 161.9 | 72.2 |
| 29000 | 8839 | 161.5 | 72.0 |
| 29250 | 8916 | 161.1 | 71.7 |
| 29500 | 8992 | 160.7 | 71.5 |
| 29750 | 9068 | 160.4 | 71.3 |
| 30000 | 9144 | 160.0 | 71.1 |
| Высота над уровнем моря | Температура кипения | ||
| Футов (ft) | Метров (м, m) | По Фаренгейту ( o F) | По Цельсию ( o C) |
Например: Температура кипения воды на Эвересте (Джомолунгме): Выстота 8848 м, т.е. температура кипения примерно 72 o C (161.5 o F)
Дополнительная информация от Инженерного cправочника DPVA, а именно — другие подразделы данного раздела:
Источник
Температура кипения от высоты над уровнем моря таблица
В процессе перехода воды в газообразное состояние важную роль играет кинетическая энергия (энергия движения) молекул. Когда энергетический уровень высок, многие молекулы испаряются, разрывая связи, удерживающие их в жидком состоянии. При низком давлении (верхний рисунок под текстом) молекулы приобретают достаточно энергии для формирования газовых пузырьков кипения без добавления большого количества тепла. Ближе к уровню моря необходимо больше тепла (красная стрелка на нижнем рисунке под текстом), чтобы парообразование имело место.
Уменьшение времени приготовления пищи
В скороварках, например, создается постоянное повышенное давление. На уровне моря эти герметичные кастрюли увеличивают температуру кипения воды до 121 °С (250°F). Более высокая температура кипения означает, что продукты будут готовиться быстрее, экономя время.
На продольных разрезах вверху показаны механизмы скороварки, предупреждающие чрезмерное повышение давления. Все они — предохранительный клапан (левый рисунок), регулятор давления (средний рисунок) и уплотнение ободка (правый рисунок) — помогают контролировать давление путем выпуска пара в атмосферу.
Источник