உயரம் கொதிநிலை வெப்பநிலை கணக்கிடுபவர் | நீரின் பொடுபறுன் வெப்பநிலை உயரத்தில்

சுருக்க பதிப்பு

நீர் கொதிக்கிறது அதன் சொந்த ஆவிப்பின் சிறிய அழுத்தம் அதன் மீது அழுத்தம் கொடுக்கும் காற்றின் எடையுடன் பொருந்தி செல்லும் போது. நீங்கள் உயரே ஏறும்போது, அதிக காற்று இல்லை, எனவே அந்த அழுத்தம் முன்னதாக வெல்லுகிறது—மற்றும் நீர் குறைந்த வெப்பநிலையில் கொதிக்கிறது. கடல் மட்டத்தில் இது 100 °C (212 °F) இல் கொதிக்கிறது; டென்வரில் (~1,600 மீ) சுமார் 95 °C (203 °F) இல்; எவரெஸ்ட் உச்சியில் தோராயமாக 68 °C (154 °F).

உங்கள் உயரத்தை உள்ளிடவும் மற்றும் கணக்கிடுபவர் செல்சியஸ் மற்றும் ஃபாரன்ஹீட் இல் சரியான கொதிநிலையையும் பூமியின் வளிமண்டல அழுத்தமும் கொடுக்கிறது. "கொதிக்க வையுங்கள்" போதுமான அல்ல போது இது முக்கியமாக உள்ளது: சமையல், உணவு பாதுகாப்பு, மதுபான தயாரிப்பு, மற்றும் ல்யாப் வேலை அனைத்தும் கொதிக்கும் நீர் உண்மையில் எவ்வளவு வெப்பமாக உள்ளது என்பதைப் பொறுத்தது.

உயரத்தின் அடிப்படையில் கொதிநிலை

கணக்கீடு எவ்வாறு செயல்படுகிறது

கொதிநிலை ஒரு அழுத்தக் கதை, எனவே கருவி இரண்டு படிகளை எடுக்கிறது: உயரம் → அழுத்தம், பிறகு அழுத்தம் → வெப்பநிலை.

படி 1 — உயரம் முதல் அழுத்தம் வரை. காற்று உயரத்துடன் கணிக்கக்கூடியதாக மெல்லிர்ணவாக இருக்கிறது. சர்வதேச நிலையான வளிமண்டல பேரோமெட்ரிக் மாதிரி (ட்ரோபோஸ்பியர், 0–11 கி.மீ வரை பயனுள்ளவை) உயரமாக உள்ள ஸ்தலீय அழுத்தம் கொடுக்கிறது:

$P_{\text{inHg}} = 29.921 \left(1 - 6.8753\times10^{-6}\, h_{\text{ft}}\right)^{5.2559}$

இதில் $h_{\text{ft}}$ அடிதে உயரம் (மீட்டர் × 3.28084).

படி 2 — அழுத்தம் முதல் கொதிநிலை வரை. நீர் கொதிக்கிறது அதன் ஆவிரூப அழுத்தம் சுற்றியுள்ள அழுத்தத்துக்கு சமமாக இருக்கும் போது. அந்த ஆவிரூப-அழுத்த வளைவு முதல் கொள்கைகளாக Clausius–Clapeyron சம்பர்கத்தால் விவரிக்கப்படுகிறது, மற்றும் நன்கு-நிறுவப்பட்ட அனுபவ ஃபிட் அழுத்தத்தை நேரடியாக வெப்பநிலைக்கு மாற்றுகிறது:

$T_{\text{°F}} = 49.161 \ln(P_{\text{inHg}}) + 44.932, \qquad T_{\text{°C}} = (T_{\text{°F}} - 32)\times\tfrac{5}{9}$

இந்த இரண்டு-படி மாதிரி Omni Calculator மற்றும் CSG Network போன்ற संदर्भ கருவிகளால் பயன்படுத்தப்படும். இது வெளியிடப்பட்ட அட்டவணைகளை நெருக்கமாக கண்டறிகிறது மற்றும், பழைய "0.33 °C ஐ 100 மீ இல் குறைக்கவும்" அனுபவ வழி விதியை விட, உயர் உயரத்தில் நேர்மையாக இருக்கிறது—அந்த நேரியல் குறுக்குவழி எவரெஸ்ட்ரின் கொதிநிலையை கிட்டத்தட்ட 3 °C அதிகமாக மதிப்பிடுகிறது.

முதல் கொள்கை பார்வை

Clausius–Clapeyron饱and அழுத்தத்தையும் வெப்பநிலையையும் வாஷ்பு enthalpy $\Delta H_{\text{vap}}$ உடன் இணைக்கிறது:

$\ln\!\frac{P_2}{P_1} = -\frac{\Delta H_{\text{vap}}}{R}\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}\right)$

இதை சாதாரண கொதிநிலையில் நங்கூரம் செய்யவும் ($P_1 = 101.325$ kPa, $T_1 = 373.15$ K), சுற்றியுள்ள அழுத்தம் $P_2$ ஐ செருகவும், மற்றும் $T_2$ க்கு தீர்க்கவும். $\Delta H_{\text{vap}} \approx 40.66$ kJ/mol மற்றும் $R = 8.314$ J/(mol·K) ஐ பயன்படுத்தி ஒரு டிகிரியின் ஒரு பகுதிக்குள் அதே வளைவை மறுபுதுக்கிறது; மேலே உள்ள அனுபவ ஃபிட் வெறுமனே ஒரு வேகமான மூடிய வடிவம்.

துல்லியம் மற்றும் வரம்புகள்

• தினமுமான நோக்கம் (~11 கி.மீ கீழே): சுமார் ±1 °C க்கு துல்லியம்—பெரும்பாலான சமையல் அல்லது வயல் தெர்மோமீட்டர்களை விட நன்றாக உள்ளது.
• 11 கி.மீ மேலே: நீங்கள் நிலையான-வளிமண்டல மாதிரிதை விட்டு செல்கிறீர்கள்; கணக்கிடுபவர் முடிவை ஒரு எக்ஸ்ட்ரபோலேஷனாக கொடி துடுதல் செய்கிறது.
• வானிலை: ஒரு வலுவான உயர் அல்லது தாழ் அமைப்பு ஸ்தலீய அழுத்தத்தை சில சதவீதம் மாற்ற முடியும், கொதிநிலையை ~1 °C வரை நுட்டுகிறது. முக்கியமான வேலைக்கு, உண்மையான பேரோமெட்ரிக் அழுத்தம் அளவிடவும்.
• கரைந்த பொருட்கள்: உப்பு அல்லது சர்க்கரை கொதிநிலை சிறிய உயர்த்தி (கொதிநிலை உயர்த்தல்); கனமான உப்பு சேர்க்கல் ~1 °C சேர்க்கிறது. ஈரப்பதம் கணிக்க முடியாதது.

இது ஏன் முக்கியமாக உள்ளது

• சமையல்: 2,000 மீ இல் நீர் வெறுமனே ~93 °C, எனவே பாஸ்தா, அரிசி, மற்றும் முட்டைகள் முக்கியமாக நீண்ட நேரம் தேவை—"கொதிநிலை" அதே தோற்றம் ஆனால் குளிர்ந்த. ஒரு அழுத்த சமையல் வாயு சீல் செய்து ~121 °C வரை கொதிநிலை மீண்டும் நல்ல உயர்கிறது.
• உணவு & நீர் பாதுகாப்பு: கொதிநிலை இன்னும் நுண்ணுயிர்களை விளக்கிக்கொடுக்கிறது, ஆனால் CDC நல்ல 3-மணிநேர கொதிநிலை மேல் ~2,000 மீ பரிந்துரை வெறுமனே 1 மணிநேரம் பதிலாக, ஏனெனில் குறைந்த வெப்பநிலை நுண்ணுயிர்களை மெதுவாக கொல்.
• Labs & தொழிற்சாலை: autoclaves, வছுபு, மற்றும் எந்த "reflux/கொதிநிலை" முறை கடல் மட்டத்தில் அளவுத்திருத்த உயரத்தில் வெவ்வேறு வைத்து மற்றும் மீண்டும் அளவுத்திருத்த தேவை.

குறியீடு உதாரணங்கள்

ஒவ்வொரு ஸ்னிப்பட் மீட்டரে உயரம் எடுக்கிறது மற்றும் அதே இரண்டு-படி மாதிரி ஆண்மிய வைத்து °C இல் கொதிநிலை திரும்பக் கொடுக்கிறது.

1' Boiling point of water (°C) from altitude in metres
2=49.161*LN(29.921*(1-0.0000068753*(A1*3.28084))^5.2559)+44.932  ' result in °F
3=((49.161*LN(29.921*(1-0.0000068753*(A1*3.28084))^5.2559)+44.932)-32)*5/9  ' result in °C
4

1import math
2
3def boiling_point_c(altitude_m: float) -> float:
4    ft = altitude_m * 3.28084
5    p_inhg = 29.921 * (1 - 6.8753e-6 * ft) ** 5.2559
6    t_f = 49.161 * math.log(p_inhg) + 44.932
7    return round((t_f - 32) * 5 / 9, 2)
8
9print(boiling_point_c(1500))  # 95.06
10

1function boilingPointC(altitudeM) {
2  const ft = altitudeM * 3.28084;
3  const pInHg = 29.921 * Math.pow(1 - 6.8753e-6 * ft, 5.2559);
4  const tF = 49.161 * Math.log(pInHg) + 44.932;
5  return Math.round(((tF - 32) * 5) / 9 * 100) / 100;
6}
7
8console.log(boilingPointC(1500)); // 95.06
9

1public class BoilingPoint {
2    public static double boilingPointC(double altitudeM) {
3        double ft = altitudeM * 3.28084;
4        double pInHg = 29.921 * Math.pow(1 - 6.8753e-6 * ft, 5.2559);
5        double tF = 49.161 * Math.log(pInHg) + 44.932;
6        return Math.round((tF - 32) * 5 / 9 * 100.0) / 100.0;
7    }
8
9    public static void main(String[] args) {
10        System.out.println(boilingPointC(1500)); // 95.06
11    }
12}
13

1using System;
2
3class BoilingPoint {
4    static double BoilingPointC(double altitudeM) {
5        double ft = altitudeM * 3.28084;
6        double pInHg = 29.921 * Math.Pow(1 - 6.8753e-6 * ft, 5.2559);
7        double tF = 49.161 * Math.Log(pInHg) + 44.932;
8        return Math.Round((tF - 32) * 5 / 9, 2);
9    }
10
11    static void Main() => Console.WriteLine(BoilingPointC(1500)); // 95.06
12}
13

1#include <cmath>
2#include <iostream>
3
4double boilingPointC(double altitudeM) {
5    double ft = altitudeM * 3.28084;
6    double pInHg = 29.921 * std::pow(1 - 6.8753e-6 * ft, 5.2559);
7    double tF = 49.161 * std::log(pInHg) + 44.932;
8    return std::round((tF - 32) * 5.0 / 9.0 * 100) / 100;
9}
10
11int main() {
12    std::cout << boilingPointC(1500) << "\n"; // 95.06
13}
14

1package main
2
3import (
4    "fmt"
5    "math"
6)
7
8func boilingPointC(altitudeM float64) float64 {
9    ft := altitudeM * 3.28084
10    pInHg := 29.921 * math.Pow(1-6.8753e-6*ft, 5.2559)
11    tF := 49.161*math.Log(pInHg) + 44.932
12    return math.Round((tF-32)*5/9*100) / 100
13}
14
15func main() { fmt.Println(boilingPointC(1500)) } // 95.06
16

1fn boiling_point_c(altitude_m: f64) -> f64 {
2    let ft = altitude_m * 3.28084;
3    let p_inhg = 29.921 * (1.0 - 6.8753e-6 * ft).powf(5.2559);
4    let t_f = 49.161 * p_inhg.ln() + 44.932;
5    ((t_f - 32.0) * 5.0 / 9.0 * 100.0).round() / 100.0
6}
7
8fn main() {
9    println!("{}", boiling_point_c(1500.0)); // 95.06
10}
11

1<?php
2function boiling_point_c(float $altitudeM): float {
3    $ft = $altitudeM * 3.28084;
4    $pInHg = 29.921 * pow(1 - 6.8753e-6 * $ft, 5.2559);
5    $tF = 49.161 * log($pInHg) + 44.932;
6    return round(($tF - 32) * 5 / 9, 2);
7}
8
9echo boiling_point_c(1500); // 95.06
10

1def boiling_point_c(altitude_m)
2  ft = altitude_m * 3.28084
3  p_inhg = 29.921 * (1 - 6.8753e-6 * ft)**5.2559
4  t_f = 49.161 * Math.log(p_inhg) + 44.932
5  ((t_f - 32) * 5 / 9.0).round(2)
6end
7
8puts boiling_point_c(1500) # 95.06
9

1boiling_point_c <- function(altitude_m) {
2  ft <- altitude_m * 3.28084
3  p_inhg <- 29.921 * (1 - 6.8753e-6 * ft)^5.2559
4  t_f <- 49.161 * log(p_inhg) + 44.932
5  round((t_f - 32) * 5 / 9, 2)
6}
7
8boiling_point_c(1500)  # 95.06
9

கேள்விகளை நாங்கள் அடிக்கடி கேட்கிறோம்

நீர் உயரத்தில் குளிர்ந்ததாக ஏன் கொதிக்கிறது?

கொதிநிலை நீரின் ஆவிரூப அழுத்தம் சுற்றியுள்ள வளிமண்டல அழுத்தத்துக்கு சமமாக இருக்கும் போது. மேலே உள்ளவர் மேலே குறைந்த காற்று இருப்பதால் குறைந்த அழுத்தம் உள்ளது, எனவே நீர் குறைந்த வெப்பநிலையில் அந்த ভারসாம்யை அடையும்.

இது 1,000 அடி ஒன்றுக்கு எவ்வளவு சொட்ட செய்கிறது?

தோராயமாக 1,000 அடி அடிக்கு 1 °C (சுமார் 1.8 °F) கடல் மட்டத்தை நிருத்த. வீழ்ச்சி சற்று உயர் உயரத்தில் செங்குத்தாக உள்ளது ஏனெனில் அழுத்தம் அங்கு வேகமாக விழும்—மற்றொரு காரணம் இயற்பியல்-அடிப்படையிலான மாதிரி ஒரு தட்டையான நேரியல் விதியை அடிக்கிறது.

நீர் எவரெஸ்ட்ரினில் கொன்தளிக்கிறது?

சுமார் 68 °C (154 °F) உயர 8,848 மீ உச்சியில். அந்த ஏன் பனி கரைதல் மற்றும் உணவை மீண்டும் நீக்கி பெய்ய இத்தனை நீண்ட நேரம் எடுக்கும், மற்றும் ஏன் பயணங்கள் உயர் முகாம்களில் அழுத்த சமையல் ஆய்வு செய்கின்றன.

நீர் கடல் மட்டத்தை விட வெப்பமாக கொதிக்கிறது?

ஆம். இறந்த கடலில் (~430 மீ கடல் மட்டத்தை விட கீழே) அதிக அழுத்தம் கொதிநிலை 100 °C க்கு மேலே சிறிய பகுதிகளைத் தள்ளிக் கொடுக்கிறது. நेतिबाचक உயரம் நுழையவும் கொண்ட விரும்புவீர்கள்.

சமையல் முறை சொட்ட சரிசெய்ய நான் இந்த ஆணை முடியுமா?

ஆம்—இது உங்கள் "கொதிநிலை" நீர் எவ்வளவு குளிர்ந்ததாக உள்ளது அவை சொல்கிறது. ஒரு விதியாக, சுமார் 15–25% சேர்க்கவும் கொதிநிலை-நீர் சமையல் முறை ~5,000 அடி மேலே, அல்லது ஒரு அழுத்த சமையல் பயன்படுத்தவும்.

இது எவ்வளவு துல்லியமாக உள்ளது?

சுமார் ±1 °C 11 கி.மீ வரை சாதாரண நிலையின் கீழ். அசாதாரண வானிலை அல்லது தீவிர உயரம் அந்த விரிவுபடுத்தும்; முக்கியமான வேலைக்கு, உண்மையான பேரோமெட்ரிக் அழுத்தம் அளவிடவும்.

संदर्भ

1. Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Physical Chemistry. Oxford University Press. (Clausius–Clapeyron relation)
2. NOAA National Weather Service — Standard Atmosphere / pressure–altitude.
3. U.S. Centers for Disease Control and Prevention — Water disinfection while traveling: boiling.
4. Lide, D. R. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics — vapour pressure of water tables.
5. U.S. Department of Agriculture, Food Safety and Inspection Service — High-altitude cooking and food safety.