In gran parte perché in circostanze normali l'acqua non diventa più calda dell'ebollizione: a quel punto diventa vapore, come sai.Puoi aggiungere calore e farlo bollire più velocemente , ma l'acqua può diventare così calda.Quando si rimuove la fonte di calore l'acqua scenderà rapidamente sotto questa soglia.Hai ragione sul filo della temperatura.

Perché l'acqua, e quindi l'acciaio, non è più calda di 100 ° C

Supponendo una pressione normale (1 atmosfera), l'acqua bolle a 100 ° C. L'acqua non può diventare più calda di così perché poi si trasforma in vapore. L'acqua bollente circola in modo molto efficace. Non appena si forma una bolla di vapore, questa sale, sostituita con acqua liquida.

Ciò rende quasi impossibile che l'acciaio a contatto con l'acqua diventi più caldo di 100 gradi. Anche se l'acciaio sottostante è più caldo di così, nell'interfaccia tra acciaio e acqua, la temperatura sarà molto vicina ai 100 gradi.

Quindi, poiché l'acqua non è mai più calda di 100 ° C, e poiché l'acqua assorbe il calore dall'acciaio in modo molto efficace e poiché l'acciaio è un buon conduttore di calore, questo combinato significa che l'intero fondo in acciaio della pentola non diventa mai molto più caldo di 100 ° C. L'acqua forces l'acciaio non deve mai essere molto più caldo di 100 ° C.

Nota a margine 1: questo è il motivo per cui il raffreddamento ad acqua funziona così bene, perché finché l'acqua è liquida, la temperatura massima che viene raffreddata è prossima a 100 ° C.

Nota a margine 2: questo a sua volta è il motivo per puoi far bollire l'acqua in un bicchiere di carta o di plastica su una fiamma libera; l'acqua costringerà la carta / plastica a non diventare così calda da carbonizzare / sciogliere.

Ciò significa che non appena rimuovi la fonte di calore (il gas che brucia nel tuo caso) dall'acciaio, il calore che l'acqua fa molto rapidamente abbassa la temperatura dell'acciaio al di sotto di 100 ° C.

Il motivo principale è che boiling richiede quantità di energia piuttosto enormi. ^1,2 Quanti minuti ci vogliono per portare, diciamo, un quarto o un litro d'acqua a ebollizione (5 minuti?), rispetto alla evaporazione effettiva mediante ebollizione (30 minuti?). Questo rapporto è una buona stima dell'energia necessaria all'evaporazione dell'acqua. L'energia per l'evaporazione viene prelevata dal calore presente nell'ambiente, che viene spesso utilizzato quando il raffreddamento è necessario nelle applicazioni tecniche e quotidiane.

Quindi l'ordine degli eventi è:

• Il costante afflusso di calore dalla fiamma mantiene l'acqua in ebollizione.

• L'afflusso di calore si interrompe perché spegni il fornello.

• Per un breve momento c'è abbastanza calore nel recipiente per far bollire altra acqua, che raffredda l'acqua vera e propria e la nave.

• A causa dell'energia utilizzata per l'evaporazione, la temperatura dell'acqua scende al di sotto del punto di ebollizione e l'acqua smette di bollire. Ciò avviene rapidamente perché l'energia termica immagazzinata nell'acqua e nel vaso è piccola rispetto all'energia necessaria per evaporare l'acqua.

Si potrebbe forse aggiungere che l'acqua può evaporare molto velocemente e sostanzialmente utilizza l'energia disponibile "immediatamente". La fisica è piuttosto interessante perché il fattore limitante è la velocità con cui puoi trasportare l'energia nell'acqua . Il trasporto del calore da una superficie solida (leggi: pentola di metallo) all'acqua liquida è molto buono, in parte a causa della convezione dell'acqua. Ma quando inizia a bollire, il vapore si intromette nel modo in cui conduce il calore in modo relativamente cattivo, il che porta al buffo effetto che esiste una temperatura ottimale per una superficie riscaldante al di sopra della quale il riscaldamento rallenta fino a quando non prende il sopravvento il trasferimento di energia per irraggiamento. / p>

Sospetto che si possa far evaporare una piccola quantità di acqua "istantaneamente" irradiandola con intense microonde che trasportano l'energia proprio dove è necessaria, aggirando, per così dire, tutti i problemi di trasporto del calore.

² Questa energia è chiamata "calore di evaporazione (latente)" o entalpia . Per l'acqua è di circa 2,2 Kilojoule per grammo, se possiamo fidarci di wikipedia, che lo farebbe 2,2 Megajoule per litro, ovvero 2,2 Megawattsecondi (non ami le unità metriche?). Per Watt ore invece di -secondi dividiamo per 3600 secondi in un'ora per ottenere 611 Wattora, che corrisponde alla mia ipotesi di 30 minuti con una cucina da 1 kW abbastanza bene :-).

Perché a temperatura e pressione ambiente, l'acqua non supera mai i 100 ° C.Quando aumenti il calore, più energia viene trasformata in vapore, ovvero aggiungendo il calore latente della vaporizzazione.Il corpo del liquido rimane alla stessa temperatura, solo appena abbastanza caldo da bollire.

C'è il calore latente nella padella, è ancora caldo.Ma proprio perché è un buon conduttore, si dissipa molto rapidamente.Ci sarà un ritardo molto piccolo a ebollizione alta, specialmente con una padella dal fondo pesante.Potrebbe essere difficile da osservare però.

Sì, i poster che sottolineano l'enorme energia del "calore latente di vaporizzazione" sono sulla buona strada.

In dettaglio, quello che hai è un pool di molecole d'acqua legate tra loro da legami idrogeno. Inoltre, hai una "pelle" all'acqua in cui le molecole sono solo "incollate" ad altre molecole di H2O in catene sottostanti. (Tensione superficiale)

Infine, in ebollizione, devi rompere tutti questi legami e lanciare una singola molecola nello spazio come vapore.

Per rispondere ulteriormente alla tua domanda, la rapidità con cui si esaurisce questo processo potrebbe essere rappresentata da sacche di vapore vicino alla superficie riscaldante della stufa. Le onde di pressione invisibili dell'acqua attivata convogliano il calore alla superficie per sfuggire. Non dimenticare che l'acqua ha una grande struttura; questo spiega il suo alto punto di ebollizione. Quindi, quando si spegne il riscaldamento, la "spinta" quasi meccanica dal basso scompare, le molecole d'acqua si uniscono in catene più lunghe e l'intera struttura "scatta di nuovo" in un liquido normale. Un altro fattore che agisce qui, su scala più macroscopica, è che le bolle di vapore in basso vicino alla superficie riscaldante devono "spingere" l'acqua fuori dal percorso per raggiungere la superficie. Non appena si toglie il calore, questi collassano, drenando ulteriormente l'energia dal sistema. La rapidità del cambiamento può avvenire a causa di una rapida reazione a catena inversa dell'acqua eccitata che si ricombina nelle solite catene (lunghe 10-20)

In realtà è una domanda sottile e interessante.

A 1 atmosfera di pressione la temperatura massima dell'acqua liquida è 100 ° C.Man mano che si aggiunge calore l'acqua evapora e rimane a 100 ° C.

J è Joule che è calore.

Occorrono 4,187 kJ / kg per aumentare la temperatura dell'acqua di 1 ° C.

Occorrono 2030 kJ / kg per vaporizzare.Ci vuole più calore per vaporizzare l'acqua che per riscaldarla da 0 ° C a 100 ° C.

A 100 ° C se aggiungi più calore, vaporizza (bolle) più velocemente.

Quando rimuovi la fonte di calore, l'acqua smette immediatamente di bollire.

Ci sarà una quantità di calore molto piccola che non si è ancora trasferita dalla padella all'acqua ma sarà quasi immediata (una frazione di secondo).