Температура кипения воды: при какой температуре кипит и от чего зависит

Температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении 101,325 кПа равна 100 °C, или 373,15 К по абсолютной шкале. Это не постоянная величина: кипение начинается тогда, когда давление насыщенного пара внутри жидкости сравнивается с давлением над ней, поэтому при падении давления вода закипает раньше. На высоте 2000 метров вода кипит около 93 °C, на вершине Эльбруса около 81 °C, на Эвересте около 72 °C. Растворённые соли поднимают точку кипения, но в быту незначительно: столовая ложка соли в кастрюле добавляет доли градуса. Кипяток из чайника обычно оказывается прохладнее 100 °C, потому что вода остывает уже через несколько секунд после отключения нагрева.

Фраза «вода кипит при ста градусах» верна только с оговоркой про давление: сама шкала Цельсия так и была задумана, сто градусов это температура кипения воды на уровне моря. Ниже разбираем, от чего зависит точка кипения, с таблицами по давлению и по высоте, и что из этого важно на практике: как понять, что вода закипела, сколько градусов в кипятке, сколько времени кипятить воду для обеззараживания и почему повторное кипячение не опасно.

Горячая вода в офисе без чайника и бутылей

Чайник в офисной кухне на тридцать человек кипит весь день, обрастает накипью и всё равно создаёт очередь. Встраиваемые питьевые системы WATWELL решают задачу иначе.

• Подключение к холодному водопроводу: вода не заканчивается, её не нужно заказывать и хранить.
• Четыре ступени очистки: механическая, мембранная складчатая мультизонная, угольная и умягчение перед нагревом, которое защищает бойлер от накипи.
• Мембрана защищает от более чем 99,99% цист Cryptosporidium и Giardia, удаляет бактерии и патогены, при этом минералы в воде сохраняются.
• Из одного диспенсера идёт холодная и горячая вода, есть режим газирования. Одного аппарата хватает на офис до 300 человек.
• Бесконтактное управление SAFE CONTROL и автоматический профилактический пролив после простоя.
• Диспетчеризация 24/7 следит за давлением, температурой и остатком ресурса фильтров.

Оставьте заявку, и мы подберём систему под количество сотрудников и планировку кухни.

При какой температуре кипит вода

Чистая вода при нормальном атмосферном давлении кипит при 100 °C. Нормальным считается давление 101 325 Па, то есть 101,325 кПа, 1 атмосфера или 760 миллиметров ртутного столба. В кельвинах это 373,15 К, и такой ответ ждут в задачах, где спрашивают температуру кипения по абсолютной шкале температур.

Во время кипения температура воды перестаёт расти: вся подводимая энергия уходит на превращение жидкости в пар. Поэтому «прокипятить сильнее» невозможно, вода на сильном и на слабом огне при одном давлении имеет одинаковую температуру, различается только скорость выкипания. Пар над кипящей водой тоже около 100 °C. Дистиллированная вода кипит при тех же 100 °C, ведь растворённых веществ в ней практически нет, о её свойствах есть отдельный разбор дистиллированная вода.

Чем кипение отличается от испарения

Испарение идёт с поверхности и при любой температуре: лужа сохнет и при плюс пяти, мокрое полотенце высыхает в комнате. Молекулы с самой большой энергией просто покидают поверхность жидкости.

Кипение это парообразование по всему объёму: внутри жидкости растут пузырьки пара, всплывают и лопаются на поверхности. Условие простое, давление насыщенного пара внутри пузырька должно стать не меньше внешнего давления, иначе пузырёк раздавит обратно. Отсюда и вся зависимость от давления.

Кипение и испарение это физические явления, а не химические: молекула H₂O остаётся собой, меняется только агрегатное состояние. Новых веществ при кипячении чистой воды не образуется.

Как давление меняет температуру кипения

Чем выше давление над жидкостью, тем труднее пузырьку пара расшириться, тем более горячей должна стать вода, чтобы закипеть. И наоборот: снижаем давление, и кипение начинается раньше. Зависимость нелинейная, её описывают уравнением Клапейрона-Клаузиуса, но практически удобнее смотреть таблицу насыщенного пара.

Таблица 1. Температура кипения воды при разном давлении

Из таблицы видно два крайних случая. В глубоком вакууме вода кипит при комнатной температуре: при давлении около 2,3 кПа достаточно 20 °C, поэтому в вакуумных выпарных аппаратах продукты сгущают без перегрева. Для человека это опасная физика: при очень низком давлении жидкости тела тоже вскипают, и температура кипения крови сравнивается с температурой тела примерно на высоте 19 километров.

Обратная сторона используется в скороварке и автоклаве. Скороварка держит избыточное давление около 1 атмосферы, то есть примерно 2 атмосферы абсолютных, и вода в ней кипит около 120 °C: продукты варятся быстрее не потому, что «кипит сильнее», а потому, что кипит горячее. Медицинский автоклав работает так же, режим 121 °C нужен против спорообразующих бактерий, которые кипячение при 100 °C выдерживают.

Температура кипения воды на разных высотах

Атмосферное давление падает с высотой примерно на 1 кПа на каждые 100 метров у поверхности земли. Вместе с ним падает и точка кипения: в среднем около 1 °C на каждые 300 метров подъёма.

Таблица 2. Температура кипения воды в зависимости от высоты над уровнем моря

Значения приведены для стандартной атмосферы. Реальное давление зависит и от погоды: в глубоком циклоне на уровне моря вода закипит около 99,5 °C, в сильном антициклоне чуть выше 100 °C, но в быту такие колебания незаметны.

Почему в горах вода закипает быстрее и раньше

В горах вода закипает раньше, потому что воздух над ней разряжён и пузырькам пара проще пробиться. Часто говорят «быстрее», и это тоже правда, но по другой причине: воду достаточно нагреть не до 100 °C, а, скажем, до 90 °C, то есть требуется меньше энергии и меньше времени на плите.

Практических последствий два. Первое: еда варится дольше, потому что крупа, макароны и мясо доходят до готовности за счёт температуры, а не бурления, и при 90 °C реакции идут медленнее. В высокогорье крупу и бобовые поэтому варят в скороварке. Второе касается безопасности: обеззараживание тоже зависит от температуры, и выше 2000 метров CDC советует держать воду на кипении 3 минуты вместо одной.

Влияют ли соль и примеси на температуру кипения

Растворённые вещества повышают температуру кипения раствора. Это эффект повышения точки кипения: чем больше частиц растворено, тем ниже давление пара над жидкостью и тем сильнее нужно нагреть её до кипения. Для воды прибавка составляет около 0,5 °C на 58 граммов поваренной соли в литре, то есть на примерно две столовые ложки.

Отсюда ответ на вопрос, какая вода закипает быстрее, солёная или пресная. Кулинарная щепотка или ложка соли на кастрюлю меняет точку кипения на десятые доли градуса, и на глаз этого не заметить: солёная вода закипает не быстрее, а формально позже, но разница практического значения не имеет. Морская вода с солёностью около 35 граммов на литр кипит примерно при 100,3 °C. Примеси водопроводной воды влияют ещё слабее, даже жёсткая вода кипит практически при 100 °C. Что такое жёсткая вода и чем она мешает технике, разобрано отдельно.

Какая вода закипает быстрее: холодная или горячая, с крышкой или без

Здесь речь уже не о температуре кипения, а о времени нагрева. Правила простые.

• Горячая вода закипает быстрее холодной, потому что её нужно нагреть на меньшее число градусов. Но набирать воду для питья из горячего крана не стоит: она дольше контактирует с трубами и бойлером. Подробнее в разборе можно ли пить воду из-под крана.
• С крышкой вода закипает быстрее, чем без неё: крышка удерживает пар и не даёт уносить тепло.
• Чем меньше объём, тем быстрее. Литр в электрочайнике закипает за 3-4 минуты, полный чайник на 1,7 литра за 6-7 минут, кастрюля на 3 литра на плите за 10-15 минут.
• Посуда с широким дном и тонкими стенками нагревается быстрее: площадь контакта с нагревателем важнее материала кастрюли.

Иногда вода в кастрюле не закипает вовсе: слабая горелка и большая открытая поверхность отдают в комнату столько же тепла, сколько получают от огня. Помогает крышка или меньшая кастрюля.

Как понять, что вода кипит: стадии и «белый ключ»

Нагрев проходит несколько узнаваемых этапов, и в чайной традиции у них есть названия.

1. Сначала на стенках и дне появляются мелкие пузырьки. Это ещё не кипение, а выход растворённого воздуха при нагреве, вода при этом около 60-70 °C.
2. На стадии «рыбий глаз» отдельные крупные пузыри отрываются от дна и всплывают, слышен нарастающий шум.
3. На стадии «жемчужные нити» пузыри идут вертикальными цепочками, шум становится громче, поверхность начинает подёргиваться.
4. На стадии «белый ключ» вода мутнеет от массы мелких пузырьков и вскипает по всему объёму, шум резко стихает. Это и есть начало настоящего кипения.
5. При бурном кипении крупные пузыри и пар поднимаются непрерывно, вода буквально бурлит. Температура та же, что и на предыдущей стадии.

Ориентир для кухни: вода кипит, когда пузыри непрерывно идут со всего дна и поверхность бурлит, а не когда всплывают первые единичные пузырьки. Точнее покажет термометр, погружной щуп в центре кастрюли даст 99-100 °C. Стадия «белый ключ» важна для чая: перекипевшая вода теряет растворённый воздух и заваривает хуже, поэтому зелёный чай заливают водой 80-85 °C, а чёрный водой, только что дошедшей до кипения.

Что такое кипяток и сколько в нём градусов

Кипяток это вода, доведённая до кипения, то есть при нормальном давлении до 100 °C. «Крутой кипяток» означает бурно кипящую воду, ту самую стадию с крупными пузырями, в отличие от воды, которая только начала закипать. Строгого определения в градусах у этого выражения нет, это бытовой термин.

На практике «кипяток» и «100 °C» совпадают редко.

• В чайнике сразу после отключения около 96-100 °C, но вода остывает очень быстро, в открытой чашке первые градусы теряются за секунды.
• Через 5 минут в чайнике обычно 80-90 °C, металлический корпус остывает быстрее пластикового.
• Термопот или питьевая система подают воду не кипящей, а нагретой до заданной температуры, как правило около 90-95 °C, для чая этого достаточно.
• Из крана горячего водоснабжения идёт не кипяток: по пункту 84 СанПиН 2.1.3684-21 температура горячей воды в местах водоразбора должна быть не ниже 60 °C и не выше 75 °C.

Есть и техническая причина, почему кипяток в чайнике не всегда 100 °C. Электрочайник выключает не датчик в воде, а биметаллическая пластина, реагирующая на пар в канале корпуса: она срабатывает по факту вскипания, но с разбросом от модели к модели, а дальше вода остывает сразу. Плюс поправка на давление: в городе на высоте 200 метров над морем предел кипения около 99,3 °C.

Сколько кипятить воду, чтобы её обеззаразить

Кипячение это самый доступный способ обеззараживания воды. ВОЗ в руководстве по качеству питьевой воды указывает, что нагрева до состояния бурного кипения достаточно для инактивации патогенных бактерий, вирусов и простейших. CDC даёт более осторожную формулировку с запасом по времени.

Таблица 3. Время кипячения для обеззараживания воды

Кипячение справляется с тем, с чем хуже справляется химическая дезинфекция: с цистами простейших Cryptosporidium и Giardia, с кишечной палочкой и с вирусами, слишком мелкими для механических фильтров. Чем опасна в воде кишечная палочка, разобрано отдельно.

Важное ограничение: кипячение не убирает химию. CDC прямо указывает, что воду с вредными химическими веществами нельзя сделать безопасной ни кипячением, ни дезинфекцией. Тяжёлые металлы, нитраты, пестициды остаются в воде, а при выкипании части объёма их концентрация даже немного растёт. Мутность, привкус и запах хлора кипячение тоже не убирает, для этого нужны фильтры.

Миф о повторном кипячении и накипь

Самая живучая страшилка про кипяток это вред повторного кипячения, который обычно объясняют накоплением дейтерия, то есть тяжёлой воды. Арифметика этот довод не подтверждает: содержание дейтерия в природной воде порядка тысячных долей процента, и за одно или десять кипячений оно практически не меняется. Расчёты, публиковавшиеся ещё в советской научно-популярной прессе, показывали, что для заметного обогащения нужны объёмы воды, несопоставимые с чайником. Дейтерий к тому же не радиоактивен.

Разумное зерно в опасениях связано не с изотопами, а с примесями: если воду многократно доливать и выкипать, растворённые нитраты и соли концентрируются, потому что уходит только чистый пар. Отсюда простая привычка: не держать в чайнике старую воду сутками, сливать остаток и наливать свежую.

С солями жёсткости при кипячении происходит понятная химия. Гидрокарбонаты кальция и магния при нагреве разлагаются и выпадают в осадок, отсюда белые хлопья в воде после кипячения, мутность и белый налёт на дне. Это и есть накипь, и она же объясняет, почему кипячение частично умягчает воду: временная жёсткость уходит на стенки чайника. Как её убрать без агрессивной химии, разобрано в статье как убрать накипь в чайнике.

Пена и лёгкая муть при кипячении объясняются тем же: выходом растворённого воздуха и выпадением солей жёсткости. Если муть не оседает и есть стойкий привкус, вопрос уже не в кипячении, а в составе воды.

Чайник или питьевая система: что выбрать для офиса

Для одной чашки чая чайник вне конкуренции. Для кухни, где воду берут тридцать или триста человек, он становится узким местом, и вот почему.

• Полный чайник закипает 6-7 минут, и в пик обеда собирается очередь. Питьевая система выдаёт горячую воду сразу, бойлер держит её нагретой постоянно.
• Из чайника получается либо почти кипяток, либо остывшая вода. Диспенсер подаёт горячую воду стабильной температуры, а рядом холодную, в том числе газированную.
• Чайник на жёсткой воде зарастает накипью за месяцы. В системах WATWELL перед нагревом стоит ступень умягчения, которая защищает бойлер.
• Кипячение обеззараживает воду в моменте, но не мешает ей загрязняться в открытом чайнике. Мембранная ступень задерживает более 99,99% цист Cryptosporidium и Giardia на входе, а SAFE CONTROL убирает контакт рук с краном.
• Кроме температуры, важен вкус: кипячение не убирает хлор и его привкус, а угольная ступень убирает.

Сравнение по деньгам и обслуживанию для разных вариантов офисной воды есть в разборе кулер или пурифайер для офиса.

Короткие ответы на частые вопросы (FAQ)

При какой температуре кипит вода?

При нормальном атмосферном давлении 101,325 кПа вода кипит при 100 °C, то есть при 373,15 К. При другом давлении температура кипения другая.

Сколько градусов в кипятке?

Бурно кипящая вода на уровне моря имеет 100 °C. Но уже через минуту после выключения чайника в ней обычно 90-95 °C, а через пять минут может быть около 85 °C.

Почему вода в горах закипает раньше?

Атмосферное давление там ниже, и пузырькам пара проще образоваться. На высоте 2000 метров вода кипит при 93 °C, на Эльбрусе около 81 °C, на Эвересте около 72 °C.

Какая вода закипает быстрее, солёная или пресная?

Пресная, хотя разница почти незаметна. Соль немного повышает температуру кипения: около 0,5 °C на 58 граммов соли в литре, то есть кулинарная щепотка меняет доли градуса.

Сколько кипятить воду, чтобы обеззаразить?

CDC рекомендует минуту бурного кипения, а выше 2000 метров над морем три минуты. ВОЗ считает достаточным доведение воды до бурного кипения.

Вредно ли кипятить воду дважды?

Нет. Версия про накопление тяжёлой воды не подтверждается расчётами. Единственная разумная мера: не оставлять старую воду в чайнике на сутки и доливать свежую.

Чем кипение отличается от испарения?

Испарение идёт с поверхности при любой температуре, кипение идёт по всему объёму жидкости и только при температуре, когда давление пара равно внешнему давлению.

Кипение воды это физическое или химическое явление?

Физическое. Меняется агрегатное состояние, молекула воды остаётся той же, новых веществ не образуется.

Почему после кипячения выпадает белый осадок?

Это накипь: соли жёсткости разлагаются при нагреве и выпадают в виде карбоната кальция. Белые хлопья в воде безопасны, но говорят о жёсткой воде.

Какая температура пара при кипении воды?

При нормальном давлении пар над кипящей водой имеет те же 100 °C. Нагреться сильнее он может только в закрытой системе под давлением, как в скороварке или автоклаве.

Как вскипятить воду правильно

Дождитесь, пока вода забурлит по всему объёму, мелкие пузырьки на стенках ещё не кипение. Если кипятите для обеззараживания, держите кипение минуту, а в горах выше 2000 метров три минуты. Наливайте ровно столько, сколько нужно сейчас, и закрывайте крышку: так вода закипит быстрее. Если вода пахнет хлором или оставляет налёт, кипячение этого не исправит, поставьте фильтр с угольной ступенью и умягчением. В офисе, где кипяток нужен весь день, посчитайте, сколько времени уходит на очередь к чайнику, и сравните с питьевой системой со встроенным бойлером.