उबलना किसी पदार्थ की समग्र अवस्था को बदलने की प्रक्रिया है। जब हम पानी के बारे में बात करते हैं, तो हमारा मतलब तरल से वाष्प में परिवर्तन होता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि उबालना वाष्पीकरण नहीं है, जो कमरे के तापमान पर भी हो सकता है। इसके अलावा, उबालने से भ्रमित न हों, जो एक निश्चित तापमान पर पानी गर्म करने की प्रक्रिया है। अब जब हम अवधारणाओं को समझ गए हैं, तो हम यह निर्धारित कर सकते हैं कि पानी किस तापमान पर उबलता है।
प्रक्रिया
एकत्रीकरण की स्थिति को तरल से गैसीय में बदलने की प्रक्रिया जटिल है। और हालांकि लोग इसे नहीं देखते हैं, इसके 4 चरण हैं:
- पहले चरण में, गर्म कंटेनर के तल पर छोटे बुलबुले बनते हैं। उन्हें किनारों पर या पानी की सतह पर भी देखा जा सकता है। वे हवा के बुलबुले के विस्तार के कारण बनते हैं,जो हमेशा उस पात्र की दरारों में पाए जाते हैं जहाँ पानी गर्म किया जाता है।
- दूसरे चरण में बुलबुलों का आयतन बढ़ जाता है। वे सभी सतह पर भागना शुरू कर देते हैं, क्योंकि उनके अंदर संतृप्त भाप होती है, जो पानी से हल्की होती है। हीटिंग तापमान में वृद्धि के साथ, बुलबुले का दबाव बढ़ जाता है, और वे प्रसिद्ध आर्किमिडीज बल के कारण सतह पर धकेल दिए जाते हैं। विशिष्ट बुदबुदाहट की आवाज सुनी जा सकती है क्योंकि बुलबुले लगातार फैलते और सिकुड़ते हैं।
- तीसरे चरण में सतह पर बड़ी संख्या में बुलबुले देखे जा सकते हैं। इससे शुरू में पानी में बादल छा जाते हैं। इस प्रक्रिया को लोकप्रिय रूप से "व्हाइट की को उबालना" कहा जाता है, और यह थोड़े समय तक चलती है।
- चौथे चरण में पानी तीव्रता से उबलता है, सतह पर बड़े फूटने वाले बुलबुले दिखाई देते हैं, छींटे पड़ सकते हैं। सबसे अधिक बार, स्पलैश का मतलब है कि तरल अपने अधिकतम तापमान तक पहुंच गया है। पानी से भाप निकलने लगेगी।
पता है कि पानी 100 डिग्री के तापमान पर उबलता है, जो चौथे चरण में ही संभव है।
भाप का तापमान
भाप जल की अवस्थाओं में से एक है। जब यह हवा में प्रवेश करती है, तो अन्य गैसों की तरह इस पर एक निश्चित दबाव डालती है। वाष्पीकरण के दौरान, भाप और पानी का तापमान तब तक स्थिर रहता है जब तक कि पूरा तरल अपनी एकत्रीकरण की स्थिति को नहीं बदल देता। इस घटना को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि उबालते समय, सारी ऊर्जा पानी को भाप में बदलने में खर्च हो जाती है।
उबलने की शुरुआत में ही एक नमसंतृप्त भाप, जो सभी तरल के वाष्पीकरण के बाद सूख जाती है। यदि इसका तापमान पानी के तापमान से अधिक होने लगे, तो ऐसी भाप सुपरहिट हो जाती है, और इसकी विशेषताओं के संदर्भ में यह गैस के करीब होगी।
उबलते नमक का पानी
यह जानना दिलचस्प है कि उच्च नमक सामग्री वाला पानी किस तापमान पर उबलता है। यह ज्ञात है कि संरचना में Na + और Cl- आयनों की सामग्री के कारण यह अधिक होना चाहिए, जो पानी के अणुओं के बीच एक क्षेत्र पर कब्जा कर लेते हैं। नमक के साथ पानी की यह रासायनिक संरचना सामान्य ताजे तरल से भिन्न होती है।
तथ्य यह है कि खारे पानी में जलयोजन प्रतिक्रिया होती है - पानी के अणुओं को नमक आयनों से जोड़ने की प्रक्रिया। ताजे पानी के अणुओं के बीच का बंधन जलयोजन के दौरान बनने वाले बंधनों की तुलना में कमजोर होता है, इसलिए घुले हुए नमक के साथ तरल को उबालने में अधिक समय लगेगा। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, पानी में नमक युक्त अणु तेजी से चलते हैं, लेकिन उनमें से कम होते हैं, यही वजह है कि उनके बीच टकराव कम होता है। नतीजतन, कम भाप का उत्पादन होता है और इसका दबाव ताजे पानी के भाप के सिर से कम होता है। इसलिए, पूर्ण वाष्पीकरण के लिए अधिक ऊर्जा (तापमान) की आवश्यकता होती है। औसतन, एक लीटर पानी में 60 ग्राम नमक को उबालने के लिए, पानी के क्वथनांक को 10% (अर्थात 10 C) बढ़ाना आवश्यक है।
दबाव पर उबलने की निर्भरता
यह ज्ञात है कि पहाड़ों में, पानी की रासायनिक संरचना की परवाह किए बिना, क्वथनांक कम होगा। यह इस तथ्य के कारण है कि ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबावनीचे। सामान्य दबाव 101.325 kPa माना जाता है। इसके साथ, पानी का क्वथनांक 100 डिग्री सेल्सियस होता है। लेकिन अगर आप किसी ऐसे पहाड़ पर चढ़ते हैं, जहां दबाव औसतन 40 kPa है, तो वहां पानी 75.88 C पर उबल जाएगा। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि पहाड़ों में खाना पकाने में लगभग आधा समय लगेगा। उत्पादों के ताप उपचार के लिए, एक निश्चित तापमान की आवश्यकता होती है।
ऐसा माना जाता है कि समुद्र तल से 500 मीटर की ऊंचाई पर पानी 98.3 डिग्री सेल्सियस पर उबल जाएगा और 3000 मीटर की ऊंचाई पर क्वथनांक 90 डिग्री सेल्सियस होगा।
ध्यान दें कि यह नियम विपरीत दिशा में भी कार्य करता है। यदि एक बंद फ्लास्क में एक तरल रखा जाता है जिसमें से वाष्प नहीं गुजर सकता है, तो जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है और भाप बनती है, इस फ्लास्क में दबाव बढ़ जाएगा, और उच्च तापमान पर उबलते हुए उच्च तापमान पर उबाल आएगा। उदाहरण के लिए, 490.3 kPa के दबाव पर, पानी का क्वथनांक 151 C. होगा।
उबलते आसुत जल
आसुत जल बिना किसी अशुद्धियों के शुद्ध जल है। इसका उपयोग अक्सर चिकित्सा या तकनीकी उद्देश्यों के लिए किया जाता है। यह देखते हुए कि इस तरह के पानी में कोई अशुद्धियाँ नहीं हैं, इसका उपयोग खाना पकाने के लिए नहीं किया जाता है। यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि आसुत जल साधारण ताजे पानी की तुलना में तेजी से उबलता है, लेकिन क्वथनांक वही रहता है - 100 डिग्री। हालांकि, उबलने के समय में अंतर न्यूनतम होगा - बस एक सेकंड का एक अंश।
चायदानी में
अक्सर लोग आश्चर्य करते हैंकेतली में पानी किस तापमान पर उबलता है, क्योंकि इन्हीं उपकरणों का उपयोग वे तरल को उबालने के लिए करते हैं। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि अपार्टमेंट में वायुमंडलीय दबाव मानक एक के बराबर है, और उपयोग किए गए पानी में लवण और अन्य अशुद्धियां नहीं होनी चाहिए, तो क्वथनांक भी मानक होगा - 100 डिग्री। लेकिन अगर पानी में नमक है, तो क्वथनांक, जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, अधिक होगा।
निष्कर्ष
अब आप जानते हैं कि पानी किस तापमान पर उबलता है, और वायुमंडलीय दबाव और तरल संरचना इस प्रक्रिया को कैसे प्रभावित करती है। इसमें कुछ भी जटिल नहीं है, और बच्चों को स्कूल में ऐसी जानकारी मिलती है। याद रखने वाली मुख्य बात यह है कि जैसे-जैसे दबाव कम होता है, तरल का क्वथनांक भी कम होता जाता है, और जैसे-जैसे ऊपर उठता है, यह भी बढ़ता जाता है।
इंटरनेट पर आप कई अलग-अलग तालिकाएँ पा सकते हैं जो वायुमंडलीय दबाव पर एक तरल के क्वथनांक की निर्भरता को दर्शाती हैं। वे सभी के लिए उपलब्ध हैं और संस्थानों में स्कूली बच्चों, छात्रों और यहां तक कि शिक्षकों द्वारा सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं।
