Каждый из нас хотя бы раз наблюдал удивительное явление на собственной кухне: кипящая на малом огне вода в кастрюле неожиданно затихает, стоит добавить в неё соль. Большинство людей даже не задумываются об этом феномене, воспринимая его как нечто само собой разумеющееся. Однако за этим простым, казалось бы, процессом — который каждый, уверен, не раз совершал на собственной кухне — скрывается настоящая физико-химическая головоломка.
Задумайтесь на минуту: почему жидкость, которая только что активно кипела, вдруг на пару секунд успокаивается, словно по мановению волшебной палочки, перед тем, как снова забулькать? И самое интригующее — куда на какое-то время исчезает вся та энергия, которую плита продолжает подавать?
В школе нам рассказывали простую истину: вода кипит при 100 градусах Цельсия. Эта информация настолько прочно укоренилась в сознании, что мы воспринимаем её как незыблемый закон природы. Однако реальность намного сложнее и интереснее — температура кипения оказывается весьма изменчивой характеристикой, зависящей от множества факторов, среди которых наиболее важным для нас является тот, что эта цифра указаа для дистиллированной, чистой воды.
Когда мы добавляем соль в воду, получается уже совершенно другая жидкость — раствор, чья температура кипения действительно выше, чем у чистой воды. На первый взгляд может показаться, что именно в этом и кроется разгадка нашей кухонной загадки. Именно такое объяснение вы встретите в подавляющем большинстве статей на эту тему.
Но давайте не будем спешить с выводами. Такое объяснение, хотя и выглядит логичным, на самом деле не совсем корректно. Чтобы действительно понять суть происходящего, нам придётся копнуть немного глубже и познакомиться с одним интересным явлением.
Повышение температуры кипения раствора относится к так называемым коллигативным свойствам — особым характеристикам, которые зависят исключительно от количества растворённых частиц, но не от их природы. Иными словами, неважно, что именно мы растворяем в воде — соль, сахар или любое другое растворимое вещество, эффект будет одинаковым при равном количестве растворённых частиц.
Однако здесь кроется важный нюанс: для заметного повышения температуры кипения требуется растворить довольно значительное количество вещества. Например, чтобы поднять температуру кипения всего на полградуса, необходимо добавить целую столовую ложку соли на литр воды. При этом соль ещё должна полностью раствориться, что само по себе требует времени.
Получается интересная ситуация: тот объём соли, которые мы обычно добавляем в кастрюлю, физически не способен сам по себе существенно повлиять на температуру кипения. Значит, причина временного прекращения кипения кроется в чём-то другом.
Истинная причина того, почему вода перестаёт кипеть именно в момент добавления соли, кроется в энергетическом балансе системы. Когда мы добавляем соль в кипящую воду, запускается процесс растворения, который сам по себе требует энергии — он эндотермический. Сверх того, сама соль имеет комнатную температуру — градусов так на семьдесят-восемьдесят холоднее самой воды. Проще говоря, часть тепловой энергии, поступающей от плиты, начинает расходоваться не на поддержание кипения, а на нагрев и растворение соли.
Оставшейся энергии уже не хватает для поддержания кипения при новой, более высокой температуре кипения раствора — из-за чего вода утихает почти мгновенно. Однако если продолжать нагрев, раствор неизбежно (и весьма быстро) закипит снова — но уже при чуть более высокой температуре. Таким образом, кратковременное прерывание кипения воды при подсаливании — результат не одного, а сразу двух факторов: затраты энергии на введение соли в раствор и повышение температуры кипения итогового раствора.
