沸騰したお湯の泡は何ですか?

泡の化学組成

ドーリング・キンダースリー/ゲッティイメージズ

泡 あなたがフォーム 湯を沸かす .それらの中に何が入っているのか疑問に思ったことはありませんか?他の沸騰している液体では泡ができますか?ここでは、泡の化学組成、沸騰した水の泡が他の液体で形成される泡と異なるかどうか、および泡をまったく形成せずに水を沸騰させる方法を見ていきます。

早わかり：沸騰する水の泡

• 沸騰したお湯の中の泡は、最初は気泡です。
• 回転沸騰する水中の泡は、水蒸気で構成されています。
• 水を再沸騰させると、泡が発生しない場合があります。これは爆発的な沸騰につながる可能性があります。
• 他の液体でも気泡が発生します。最初の気泡は空気で構成され、続いて溶媒の気相が続きます。

沸騰した水の泡の中

最初に水を沸騰させたときに見える泡は、基本的に気泡です。技術的には、これらは溶液から出てくる溶存ガスから形成された泡であるため、水が別の雰囲気にある場合、泡はそれらのガスで構成されます。通常の状態では、最初の気泡は大部分が酸素と少量のアルゴンを含む窒素です。 二酸化炭素 .

水を加熱し続けると、分子は液相から気相に移行するのに十分なエネルギーを獲得します。これらの泡は水蒸気です。 「ローリングボイル」で水を見ると、泡は完全に水蒸気です。水蒸気の泡が核生成サイトで形成され始めますが、これは多くの場合小さな気泡であり、水が沸騰し始めると、泡は空気と水蒸気の混合物で構成されます。

空気の泡と水蒸気の泡の両方が、それらを押す圧力が少ないため、上昇すると膨張します。プールで水中で泡を吹くと、この効果をよりはっきりと見ることができます。泡は、表面に到達するまでにはるかに大きくなります。より多くの液体が気体に変換されるため、水蒸気の泡は温度が高くなるにつれて大きくなります。あたかも熱源から泡が出ているかのように見えます。

気泡が上昇して膨張する間、水が気体の状態から液体の状態に戻るにつれて、蒸気の泡が収縮して消えることがあります。泡が縮んでいるのが見えるのは、沸騰直前の鍋底と天板の2ヶ所です。上面では、泡が壊れて蒸気を空気中に放出するか、温度が十分に低い場合、泡が収縮する可能性があります。沸騰した水の表面の温度は、水分子が相を変えるときに吸収されるエネルギーのために、下の液体よりも低い場合があります。

沸騰したお湯を冷ましてすぐに 再沸騰させる 、水がガスを溶解する時間がないため、溶解した気泡が形成されることはありません。これは、気泡が水の表面を破壊して爆発的に沸騰する (過熱) のを防ぐのに十分なため、安全上のリスクをもたらす可能性があります。これを観察することができます 電子レンジ水 .ガスが逃げるのに十分な時間水を沸騰させ、水を冷ましてからすぐに再沸騰させると、水の温度が十分に高くても、水の表面張力によって液体が沸騰するのを防ぐことができます.次に、容器をぶつけると、突然激しく沸騰する可能性があります。

よくある誤解の 1 つは、泡が水素と酸素でできていると信じていることです。水が沸騰すると相が変化しますが、水素原子と酸素原子の間の化学結合は壊れません。いくつかの泡の唯一の酸素は、溶存空気から来ます。水素ガスはありません。

他の沸騰液体中の気泡の組成

水以外の液体を沸騰させても、同じ効果が発生します。最初の気泡は、溶存ガスで構成されます。温度が液体の沸点に近づくと、気泡は物質の気相になります。

泡のない沸騰

再沸騰させるだけで気泡のない水を沸騰させることができますが、蒸気の泡がなければ沸点に達することはできません.これは、溶融金属を含む他の液体にも当てはまります。科学者たちは、泡の形成を防ぐ方法を発見しました。メソッドは、に基づいています。 ライデンフロスト効果 、熱した鍋に水滴をふりかけるとわかります。水の表面が疎水性（撥水性）の高い素材でコーティングされている場合、蒸気のクッションが形成され、泡立ちや爆発的な沸騰を防ぎます。この技術はキッチンにはあまり適用されませんが、他の材料に適用でき、表面の抗力を減らしたり、金属の加熱および冷却プロセスを制御したりする可能性があります.