При какой температуре вода кипит и замерзает

Вода кипит при температуре 100 градусов по Цельсию и замерзает при температуре 0 градусов по Цельсию, верно? Конечно, но это не всегда так. Температура, при которой вода кипит или замерзает, может меняться в зависимости от давления и других факторов. Так куда же нам нужно отправиться, чтобы найти самую низкую температуру кипения воды и самую высокую температуру замерзания?

Чтобы найти самую низкую температуру кипения воды, мы должны искать место с самым разреженным воздухом.

«Температура кипения воды немного зависит от влажности, но по большей части от давления», — говорит Джейкоб Робертс, профессор физики в Университете штата Колорадо.

Примеси в воде влияют на то, как молекулы воды взаимодействуют друг с другом, в конечном итоге изменяя точку, в которой весь раствор доходит до бурного кипения. Но если вы поднимете ведро воды на вершину горы, она закипит при более низкой температуре, чем на уровне моря. Это потому, что чем меньше атмосфера давит на кастрюлю с водой, тем меньше тепловой энергии требуется воде для испарения или превращения в пар.

Самое высокое место на Земле — вершина Эвереста на высоте 8 849 метров — является местом, где вода кипит холоднее всего, при температуре 68 C. Это горячая вода, но из нее получится ужасная чашка кофе, поскольку для приготовления приличного напитка вода должна быть не ниже 87 C.

Так где же вода замерзает при самой высокой температуре? Это немного сложнее. По крайней мере, для чистой воды температура, при которой ее молекулы оседают в жесткую кристаллическую структуру кристаллов льда, относительно мало меняется в зависимости от давления. 

Это не значит, что давление вообще не влияет на температуру замерзания воды.

По данным Университетского колледжа Лондона, в бездне Марианской впадины, которая находится ниже уровня моря, чем вершина Эвереста над ним, давление более чем в 1000 раз превышает давление воздуха на уровне моря. Это сжимает воду, но недостаточно, чтобы превратить воду при температуре выше 0 C в лед. Чтобы замерзнуть при температуре выше нуля, воде требуется атмосферное давление почти в 10 000 раз больше земного.

Однако лед на уровне моря может образоваться, если температура воздуха выше точки замерзания, благодаря радиационному охлаждению. На протяжении поколений это явление позволяло жителям пустынных мест производить лед без электричества и низких температур. Люди, живущие на территории нынешнего Ирака и Афганистана, перед безоблачной ночью наполняли неглубокие водоемы водой и просыпались во льду, несмотря на то, что температура воздуха была на несколько градусов выше нуля.

Это потому, что воздух над бассейном очень сухой, что способствует испарению воды, рассказал Робертс. Испаряющаяся вода уносит с собой тепло, охлаждая оставшуюся жидкость. Кроме того, вода медленно излучает тепло в небо. В то время как температура воздуха у земли может быть чуть выше нуля, атмосфера выше может быть холодной до минус 40 C в безоблачную ночь. В этом случае тепловая энергия перемещается из относительно теплой воды в чрезвычайно холодное ночное небо. Оба механизма вместе могут понизить температуру в бассейне до минус 4 С. Это достаточно, чтобы он замерз — несмотря на то, что температура окружающего воздуха достигает 5 C, что значительно выше нуля.