Кипение воды — это событие, которое мы видим или в котором принимаем участие каждый день, будь то приготовление кофе, приготовление пищи или просто приготовление воды для питья. Мы не слишком много думаем о кипячении воды, когда делаем это.
Но что это за процесс кипения — физическое или химическое явление? Давайте вспомним, что мы узнали об этом в школе. Кипение определяется как процесс нагревания жидкости до температуры, при которой жидкость превращается в пар.
Температура, при которой жидкость превращается в пар, называется температурой ее кипения. Это температура, при которой атмосферное давление равно давлению паров жидкости.
В процессе кипения участвуют не несколько молекул на поверхности, а все молекулы в жидкости, что делает его объемным явлением.
В этой статье мы рассмотрим кипящую воду и поймем, является ли это физическим или химическим явлением. Но прежде, чем мы отнесем кипящую воду к какой-либо из категорий, нам нужно понять, что такое физическое явление и химическое явление.
Что такое физическое явление?
Химики классифицируют изменения, при которых не образуются и не разрываются связи, как физические явления. Это означает, что соединения в изменении остаются теми же самыми даже после изменения, и новый материал не образуется.
Свойства материалов, участвующих в физическом явлении, остаются неизменными даже после физического изменения. Свойства здесь включают цвет, температуру кипения и т. д.
Физические явления связаны с движением молекул, а не с изменением их природы. Некоторые типичные физические явления включают в себя:
- Изменение состояния: переход из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газообразное и наоборот.
- Разделение смеси: когда смесь разделяется без изменения свойств веществ в смеси, это физическое явление.
- Приготовление растворов: растворы представляют собой особый вид смеси, в которой химические свойства вещества (чаще всего жидкости) не меняются.
- Физическая деформация: изменения в результате разрезания, вдавливания или растяжения материи являются физическими изменениями, поскольку они не изменяют химических свойств материи.
Плавление является примером физического явления. В случае плавления состояние вещества меняется с твердого на жидкое. Таяние льда — это физическое явление.
Превращение льда в жидкость при воздействии более высоких температур является лишь физическим изменением, поскольку молекулы воды не меняют свойств во время этого изменения.
В жидком состоянии каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. В твердом состоянии состав молекулы воды тоже остается прежним.
Когда вы разрезаете кусок ткани на множество мелких кусочков, материя в ваших руках становится меньше, чем раньше. Но это не значит, что ткань перестает быть тканью. Свойства ткани остаются прежними, даже если форма и размер отличаются от тех, что были до изменения.
Физические явления могут быть как обратимыми, так и необратимыми.
- Таяние является обратимым изменением, так как растаявший лед (вода) может снова превратиться в лед.
- Стрижка травы была бы необратимым физическим изменением. После того, как вы подстригли траву, она может снова стать такой, какой она была раньше, но это было бы новой материей, заменяющей старое пространство. Отрезанная часть не может быть присоединена обратно для обратного процесса резки.
Что такое химическое явление?
В отличие от физического явления, химическое явление включает в себя разрыв, а также образование связей молекул — иногда одновременно.
Материал, подвергающийся химическому изменению, превращается в новый материал с другим набором свойств. Химические явления также намного сложнее обратить вспять по сравнению с обратимыми физическими явлениями.
Одним из примеров химического явления является горение свечи. Он включает в себя изменение воска и фитиля через огонь для получения углекислого газа и света. Этот процесс включает в себя не только изменение внешнего вида материала, но и образующиеся в результате этого изменения молекулы.
Хотя химические изменения характеризуются изменением молекулярной структуры, на самом деле мы не видим изменения структуры молекул. Есть и другие наблюдения, которые говорят нам, произошло ли химическое явление.
Некоторые химические явления связаны с изменением энергии, тогда как другие химические явления связаны с образованием новых веществ с другими свойствами.
Чтобы определить химические явления, некоторые из наблюдений, которые помогают:
- Изменения температуры: результатом многих химических изменений является повышение или понижение температуры.
- Излучение света: в результате многих химических превращений происходит излучение света.
- Неожиданное изменение цвета: многие химические явления можно распознать по изменению цвета вовлеченных веществ. Эти изменения цвета не являются результатом смешения первоначального цвета исходных веществ, а являются результатом образования новых веществ другого цвета.
- Образование пузырьков: когда химическая реакция с жидкостью приводит к образованию пузырьков без ее кипения, это указывает на образование нового газообразного вещества.
- Изменение запаха или вкуса: изменение вкуса или запаха вещества свидетельствует о том, что произошла химическая реакция. Примером может служить гниение пищи.
- Образование твердого тела после смешивания двух жидкостей: при некоторых химических превращениях твердое вещество образуется в результате взаимодействия двух твердых тел. Это химическая реакция, называемая осаждением.
Кипение — это физика или химия?
Принимая во внимание все, что мы узнали о химических и физических изменениях, нам было бы легко понять, какие изменения вызывает кипящая вода, если мы наблюдаем за процессом.
Первое замечание, которое можно сделать после наблюдения за кипением воды, состоит в том, что она меняет свое состояние с жидкого на газообразное, если кипятить ее достаточно долго. Достигнув точки кипения, вода начинает испаряться и менять свое состояние.
Второе замечание, которое можно сделать, состоит в том, что, когда водяной пар от кипящей воды собирается на прохладной крышке, он тотчас же возвращается в свою жидкую форму. Это доказывает, что данный процесс изменения состояния воды является обратимым.
Кипячение воды не приводит к изменению цвета, вкуса или запаха. Он не излучает никакого света. Изменение температуры происходит также из-за подвода к нему внешнего тепла или отвода тепла от него.
Учитывая все эти наблюдения, мы можем с уверенностью утверждать, что кипение воды — это физическое явление.