Su Kaç Derecede Kaynar?

Bilmekte fayda var!

“Su kaç derecede kaynar?” sorusuna 100°C deyip geçebilirsiniz; ancak bu değer farklı koşullarda değişir.

Sıvılar her sıcaklıkta buharlaşır. Bir sıvının yüzeyindeki moleküllerin kinetik enerjisi, sıvı moleküllerini bir arada tutan moleküller arası çekim kuvvetini yenecek kadar büyükse sıvı molekülleri buharlaşabilir. Gaz haline geçen bu moleküllerin sıvının yüzeyinde oluşturduğu basınca buhar basıncı denir. Sabit basınçta sıvının sıcaklığı arttıkça -sıvı moleküllerinin kinetik enerjisi arttığından- buhar basıncı da artar.

Buhar basıncı dış basınca (sıvı ağzı açık bir kapta bulunuyorsa atmosfer basıncına) eşit olduğunda sıvı kaynamaya başlar. Dolayısıyla bir sıvının kaynama noktası dış basınca bağlıdır.

Bir sıvı deniz seviyesinden daha aşağıda ya da daha yukarıda bulunan bir yere götürüldüğünde dış basınç (atmosfer basıncı) değişeceğinden sıvının kaynama noktası da değişecektir.

Deniz seviyesinden yukarılara doğru çıkıldıkça atmosfer basıncı azalır. Bu nedenle yüksek rakımlı yerlerde sıvılar deniz seviyesindeki kaynama noktasından daha düşük sıcaklıklarda kaynar. Örneğin deniz seviyesinde (1 atmosfer basınçta) su 100°C’de kaynarken, 8848 metre yükseklikteki Everest Dağı’nın zirvesinde yaklaşık 70°C’de kaynar. Deniz seviyesinin altındaki yerlerde ise suyun kaynama noktası 100°C’nin üzerindedir.

Deneyler köşesinin bu projesinde, Türkiye’nin farklı yüksekliklerdeki üç ilinde suyun kaynama noktasını karşılaştırıyoruz.

Yöntem

Bu etkinliği deniz seviyesinden farklı yüksekliklerde bulunan Erzurum (1890 m), Ankara (870 m) ve İzmir (25 m) illerinde gerçekleştirdik. Her bir ilde suyun kaynama noktasını ölçtük. Her ölçümde aynı suyu kullandık.

 

Nelere ihtiyacımız var?

0,5 litrelik cam balon

Alkol termometresi

0,5 litre su

 

Ne yapıyoruz?

0,5 litrelik cam balonu yarısına kadar su ile dolduralım. Cam balonu ısıtıcının üzerine koyup, termometreyi suyun içine daldıralım. Termometre ile sıcaklık ölçümünün doğru yapılabilmesi için termometre haznesinin kabın tabanına temas etmemesine ve haznenin tamamının sıvı içinde olmasına dikkat edelim.

Başlangıçta su ısındıkça termometredeki sıcaklık değeri artacak, ancak kaynama noktasına ulaşıldığında suyun sıcaklığı sabit kalacaktır. Çünkü su dışarıdan ısı enerjisi almasına rağmen alınan enerji buharlaşmaya harcanır.

Suyun kaynamaya başladığı ve sıcaklığın sabit kaldığı değeri termometre üzerinden okuyalım ve bir yere not edelim.

 

Ne oldu?

Su; ortalama rakımı 1890 metre olan Erzurum’da yaklaşık 95-96°C’de, ortalama rakımı 870 metre olan Ankara’da 98°C’de, ortalama rakımı 25 metre olan İzmir’de 101°C’de kaynadı.

Erzurum ve Ankara’da suyun kaynama noktasını 100°C’nin altında ölçtük. Erzurum ve Ankara yüksek rakımlı şehirler olduklarından, bu şehirlerdeki atmosfer moleküllerinin oluşturduğu dış basınç deniz seviyesindekinden daha düşüktür. Su (buhar basıncı dış basınca eşit olduğunda kaynadığından) yüksek rakımlı yerlerde, deniz seviyesindeki kaynama noktası değeri olan 100°C’nin altında kaynamaya başlar.

Ortalama rakımı deniz seviyesine hayli yakın olan İzmir’de suyun yaklaşık 101°C’de kaynadığını gördük. Kaynama noktasını etkileyen bir başka durum da sıvının içindeki çözünmüş halde bulunan diğer maddelerdir. Bu etkinlikte saf su kullanmadığımızdan, suyun içindeki farklı mineraller kaynama noktası değerinin yüksek çıkmasına sebep olmuş olabilir.

Yaylalar gibi yüksek yerlerde yiyeceklerin deniz seviyesine kıyasla daha yavaş pişmesinin nedeni, suyun yüksek yerlerde deniz seviyesinden daha düşük sıcaklık değerlerinde kaynamasıdır. Basınçlı tencerelerde yiyeceklerin daha hızlı pişmesinin nedeni ise bu tür tencerelerin içinde basıncın yüksek olmasından dolayı suyun kaynama noktasının yüksek olmasıdır.

 

 

Kaynaklar:

• Petrucci, R. H., Harwood, W.S., Herring, F. G., Genel Kimya 1: İlkeler ve Modern Uygulamalar, Palme Yayıncılık, Ankara, 2010.
• https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/General_Chemistry_Textbook_Maps/Map%3A_A_Molecular_Approach_(Tro)/11%3A_Liquids%2C_Solids%2C_and_Intermolecular_Forces/11.05%3A_Vaporization_and_Vapor_Pressure.