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煮沸的奧秘：為何水在100°C時會神奇地變成蒸氣？
煮沸，又稱為氣化，是液體快速轉變為氣體或蒸氣的過程。此過程的反面是凝結。煮沸發生的條件是當某液體被加熱到其煮沸點時，此時該液體的蒸氣壓等於周圍大氣施加於液體的壓力。瞭解煮沸的過程不僅涉及科學知識，也影響了我們日常生活的許多方面。
煮沸和蒸發是液體蒸發的兩個主要形式。
水的煮沸點通常為100°C（212°F），但在更高海拔處，由於大氣壓降低，這一點會有所降低。煮沸的水被廣泛應用於烹飪和消毒，例如用於殺死水中的微生物和病毒。許多微生物對熱的敏感性是不同的，但普通情況下，將水保持在100°C（一分鐘）即可使大多數微生物和病毒失效，而在70°C（158°F）下持續十分鐘也足以使大多數細菌失活。
煮沸的類型
自由對流
在煮沸過程中，若熱流量較低，則只會發生自然對流，這是由於較熱的流體因密度略低而上升。在這種情況下，熱表面附近的流體溫度接近煮沸點。
氣泡煮沸
氣泡煮沸的特徵是熱表面上自離散點形成小氣泡，並隨着溫度的增加而增多。有效的氣泡形成需要表面存在粗糙度或添加劑的幫助，這些都可以在更寬的溫度範圍內促進氣泡煮沸。
臨界熱流
臨界熱流是指當表面溫度超過臨界值時，由於氣泡的過度積聚，熱傳遞效率急劇降低，導致加熱表面局部過熱。煮沸過程中形成的蒸氣膜會嚴重減少熱量的散失。
過渡煮沸
過渡煮沸是氣泡煮沸和薄膜煮沸之間的穩定狀態，該過程中會形成泡沫，並潛藏著各種物理現象的複雜性。
薄膜煮沸
薄膜煮沸的情況是在加熱表面溫度顯著高於液體的情況下發生，形成低熱導率的蒸氣膜，進而絕緣表面，這使得水的熱傳播變得更加困難。
煮沸是一個複雜的物理過程，涉及多種變數和力的相互作用。
幾何形狀的影響
池內煮沸
池內煮沸是指在沒有強制對流的情況下的煮沸，流動是由於密度梯度引起的，這意味著流體可能會以不同的方式進入各種煮沸模式。
流動煮沸
流動煮沸則需在流體循環過程中發生，常見於泵和熱管的運作過程。流動煮沸的熱傳導效率與氣泡交互作用密切相關，擁有極佳的熱交換效果。
受限煮沸
在受限幾何形狀中，煮沸的熱傳遞系數普遍較高，且在該環境中進行的小氣泡形成過程對其熱傳遞效率具有重大影響，這在電子冷卻中尤為重要。
煮沸的物理學
一個物質在特定壓力下的煮沸點是此物質的一個特徵屬性。這一點對於像水這樣的簡單化合物尤其明顯，因為在穩定的煮沸過程中，當周圍壓力固定時，煮沸液體的溫度將保持不變。
煮沸在生活中的應用
製冷和空調
大多數的製冷方式以及某些空調系統都是通過對氣體的壓縮使其變為液體，然後讓其煮沸以從周圍環境中吸收熱量來運作的。
飲用水的處理
煮沸水是消毒水的最古老和有效的方法，尤其在缺乏其他清水源的環境下。這一過程需要將水加熱到100°C，以消滅大多數細菌和病毒。
烹飪
煮沸也是烹飪中常用的一種方法，無論是煮食、蒸食還是淹食。高海拔的環境中煮沸時間會相應增加，因為水的沸點隨着氣壓變化而變化。
當水被加熱到煮沸點時，難以想像其背後竟然隱藏著如此多物理學的奧秘，對我們的日常生活造成了深遠影響。你有想過，這豐富的煮沸科學是如何改變我們的生活的呢？
