Keemine
Vee keetmisega puutume kokku iga päev ja seda peamiselt toidu valmistamisel. Keetmise teel on toitu valmistada mugav, sest on teada, kui palju aega mingi toidu valmistamiseks kulub. Vesi keeb antud tingimustes alati kindlal temperatuuril.
Soojendame vett läbipaistvas anumas. Kõigepealt märkame mullikeste ilmumist anuma seintele. Need tekivad vedelikus lahustunud gaasi eraldumise tulemusena. Soojendamisel väheneb vees lahustunud gaasi hulk ja gaas hakkab eralduma. Mullides on ka veeauru. Edasisel vee kuumutamisel mullikesed paisuvad. Mullidele mõjuva üleslükkejõu tõttu tõusevad need üles. Enne keema hakkamist on kuulda iseloomulikku kahinat. Vedelikus on allpool temperatuur kõrgem ja seal tekkinud mullid paisuvad intensiivse aurustumise tõttu. Üles kerkivad mullid satuvad jahedamasse vette ja veeaur kondenseerub. Pinnale tõusvad mullid on väikesed ja nende lõhkemisel veepinnal tekib kahin. Enne vee keemahakkamist kahin lakkab. Edasisel kuumutamisel soojeneb vesi ka pindmises kihis niivõrd, et mullid üha paisuvad. Veepinnal lõhkevad suured mullid tekitavadki vee keemisele iseloomuliku mulina.
1. Mis on keemise tunnus?
Keemise kohta võib ka öelda, et keemiseks nimetatakse vedeliku aurustumist kogu selle ulatuses.
Keemistemperatuur sõltub rõhust vedeliku pinna kohal. Toidu kiiremaks valmistamiseks kasutatakse kiirkeetjat. Kiirkeetja on kinnine anum, kus veeauru rõhk kasvab ligikaudu kaks korda suuremaks kui atmosfäärirõhk. Seetõttu tõuseb vee keemistemperatuur ligikaudu 120 kraadini. Vee keemistemperatuuri sõltuvust rõhust vedeliku pinna kohal on kujutatud joonisel.
2. Millest sõltub vedeliku keemistemperatuur?
Normaalrõhust madalamal rõhul keeb vesi allpool 100 kraadi. Õhurõhk väheneb kõrguse kavades merepinnast. Sellepärast pole vee keemistemperatuur mägedes üldsegi mitte 100 °C. Vee keemistemperatuuri sõltuvus kõrgusest üle merepinna on toodud joonisel. Seda asjaolu peab näiteks arvestama toidu valmistamisel kõrgmägedes, sest madalama keemistemperatuuri tõttu ei pruugi toit normaalselt valmida.
Mis temperatuuril keeb vesi Ecuadori pealinnas Quitos, mis asub merepinnast u 3 km (2850 m) kõrgusel? °C
Millisel kõrgusel keeb vesi temperatuuril 80 °C? km
Kuna vedeliku keemistemperatuur sõltub õhurõhust vedeliku pinna kohal, siis antakse tabelites keemistemperatuur normaalrõhul. Vedelike keemistemperatuuridest annab ülevaate järgnev tabel, aga ka tabel Mitmesuguseid füüsikalisi suurusi.
Vedelik | Keemistemperatuur normaalrõhul |
Vesinik | –235 °C |
Eeter | 35 °C |
Piiritus | 78 °C |
Vesi | 100 °C |
Plii | 1754 °C |
Raud | 2750 °C |
Ainete vesilahuste keemistemperatuur erineb puhta aine keemistemperatuurist ja on sellest enamasti kõrgem. Näiteks keeb 40% soolvesi temperatuuril 108 °C.
Külmkapp
Selleks et aru saada külmkapi tööpõhimõttest, teeme järgmise katse. Valame puidust lauakesele veidi vett ja asetame vette väikese õhukeseseinalise anuma eetriga. Kui lehvitades tekitada eetri kohal tuult, siis külmub anum lauakese külge.
Eeter aurub kiiresti, eriti veel siis, kui õhk liigub. Et aurumiseks kulub soojust, siis võib langeda eetri ning anuma temperatuur alla 0 °C, mille tagajärjel anuma ja laua vahel olev vesi külmub. Kui õnnestuks eetriaurud kokku koguda ja uuesti vedelaks eetriks muuta, siis olekski meil põhimõtteline külmkapp valmis. Et auru saab jahutamisega vedelikuks muuta, seda äsja õppisime. Kuid on veel teinegi moodus, kuidas auru vedelikuks muuta. Nimelt tuleb aur tugevalt kokku suruda. See nähtus on gaasi veeldamine. Veeldamiseks kasutatakse erilist pumpa, mida nimetatakse kompressoriks.
Külmkapis kasutatakse vedelikku, mis kergesti aurustub ja mille aurud kokkusurumisel taas hõlpsasti veelduvad. Vedeliku aurustumine toimub erilises seadmes, mida nimetatakse aurustiks. Lihtsaim aurusti kujutab endast peenemat toru, millest surutakse läbi jahutusvedelik. Vedeliku paisumisel jämedamasse torustikku see aurustub, tekitades külmkapi sees olevas torustikus tugevalt jahtunud auru. Auru temperatuur võib olla isegi mitukümmend kraadi alla nulli. Aur jahutab külmkapi sisemust ja soojeneb mõningal määral ka ise. Edasi siirdub aur kompressorisse, mis surub auru niivõrd kokku, et see veeldub. Veeldumisel eraldub soojust ning tekkinud vedelik soojeneb. Nüüd juhitakse soe vedelik külmkapi tagaseinas olevasse torustikku, mida ümbritseb toaõhk, mis jahutab torustikus oleva vedeliku. Jahtunud vedelik suundub aurustisse, kus see uuesti aurustub. Aurustumiseks kuluv soojus saadakse külmkapi sisemusest. Külmkapis toimub energia ringkäik. Läbi külmkapi seinte kandub soojus toast külmkapi sisemusse, kust see uuesti tuppa „pumbatakse”.
Vanemates külmkappides kasutati jahutava vedelikuna freooni. Freoon aga reageerib osooniga (O3). Atmosfääri osoonikiht kaitseb maapinda kahjuliku ultraviolettkiirguse eest. Tänapäeval peame tõdema, et atmosfääri osoonikiht on mitmes kohas hõrenenud (on tekkinud nn osooniaugud). Osooniaukude tekkimist soodustab atmosfääri sattunud freoon. Seepärast on praegu loobutud freooni baasil töötavate külmkappide tootmisest.
