نقطه جوش آب در قله دماوند چقدر است؟ شیمی در بام ایران!

قله دماوند، با 5609 متر ارتفاع، بام ایران نامیده می‌شود. اما در این بام، شاهد پدیده‌های جالبی هستیم که با علم شیمی در سطح دریا تفاوت دارد. یکی از این پدیده‌ها، نقطه جوش آب است.

درست است که همه ما می‌دانیم آب در 100 درجه سانتیگراد به جوش می‌آید، اما این دما در ارتفاعات به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. دلیل این پدیده، کاهش فشار هوا با افزایش ارتفاع است.

فشار هوا و نقطه جوش:

فشار هوا به نیرویی گفته می‌شود که توسط مولکول‌های هوا به سطح زمین اعمال می‌شود. هر چه از سطح دریا دورتر می‌شویم، تعداد مولکول‌های هوا در واحد حجم کاهش می‌یابد و در نتیجه فشار هوا نیز کم می‌شود.

این کاهش فشار، بر نقطه جوش آب تاثیر می‌گذارد. مولکول‌های آب برای تبدیل شدن به بخار، باید بر فشار هوا غلبه کنند. در سطح دریا، این کار در دمای 100 درجه سانتیگراد اتفاق می‌افتد. اما در ارتفاعات بالا، به دلیل کاهش فشار هوا، مولکول‌های آب در دمای پایین‌تری می‌توانند به بخار تبدیل شوند.

فرمول جوش بر اساس ارتفاع

نقطه جوش مایع تحت تأثیر فشار جو قرار دارد که با افزایش ارتفاع از سطح دریا کاهش می‌یابد. فرمولی که برای تعیین نقطه جوش آب بر اساس ارتفاع استفاده می‌شود، به شرح زیر است:

T_b(h) = T_b(0) – \frac{h}{285.5}

در این فرمول:

اسکی از دیواره شمالی اورست در 50 سالگی: جسورانه‌ترین فرود تاریخ

معرفی ۱۲ فاکتور کلیدی انتخاب کیسه خواب مناسب و حرفه ای

• ( T_b(h) ) نقطه جوش آب بر حسب درجه سانتی‌گراد در ارتفاع ( h ) متر است.
• ( T_b(0) ) نقطه جوش آب در سطح دریا (100 درجه سانتی‌گراد) است.
• ( h ) ارتفاع بر حسب متر است.
• ضریب ( 285.5 ) مقدار تقریبی تغییرات نقطه جوش بر اساس ارتفاع است.

برای مثال، اگر بخواهیم نقطه جوش آب را در ارتفاع 2000 متر محاسبه کنیم:

$$
T_b(2000) = 100 – \frac{2000}{285.5} \approx 92.99
$$

بنابراین، نقطه جوش آب در ارتفاع 2000 متر حدود 93 درجه سانتی‌گراد است.

تاثیرات این پدیده:

کاهش نقطه جوش آب در ارتفاعات، می‌تواند تاثیرات مختلفی داشته باشد.

• پخت و پز: در ارتفاعات بالا، آب در دمای پایین‌تری به جوش می‌آید. این امر می‌تواند باعث افزایش زمان پخت و پز غذا شود. کوهنوردان باید این موضوع را هنگام برنامه‌ریزی برای وعده‌های غذایی خود در نظر بگیرند.
• استریلیزه کردن: برای استریلیزه کردن آب در ارتفاعات بالا، باید آن را به مدت زمان بیشتری بجوشانیم. زیرا در دمای پایین‌تر، میکروب‌ها دیرتر از بین می‌روند.
• چای و قهوه: دمای پایین‌تر آب در ارتفاعات، می‌تواند بر طعم چای و قهوه نیز تاثیر بگذارد. به طور کلی، چای و قهوه در ارتفاعات بالا طعم ملایم‌تری دارند.

عوامل دیگر:

علاوه بر فشار هوا، عوامل دیگری مانند رطوبت هوا و ترکیب آب نیز می‌توانند بر نقطه جوش آن در ارتفاعات بالا تاثیر بگذارند.

• رطوبت: هوای مرطوب، حاوی بخار آب بیشتری است. این بخار آب، بخشی از فشار هوا را تشکیل می‌دهد و در نتیجه نقطه جوش آب را کمی افزایش می‌دهد.
• ترکیب آب: آب آشامیدنی ممکن است حاوی ناخالصی‌هایی مانند نمک باشد. این ناخالصی‌ها، نقطه جوش آب را کمی افزایش می‌دهند.

نقطه جوش آب در قله دماوند و اورست

برای محاسبه نقطه جوش آب در قله دماوند، باید از فرمولی که پیش‌تر ارائه شد استفاده کنیم. ارتفاع قله دماوند حدود 5610 متر است. با استفاده از فرمول زیر، نقطه جوش را محاسبه می‌کنیم:

[ T_b(h) = 100 – \frac{h}{285.5} ]

در این فرمول:

• ( T_b(h) ) نقطه جوش آب بر حسب درجه سانتی‌گراد در ارتفاع ( h ) متر است.
• ( h ) ارتفاع بر حسب متر است.

با جایگزین کردن ( h = 5610 ) در فرمول، نقطه جوش آب را در قله دماوند محاسبه می‌کنیم:

[ T_b(5610) = 100 – \frac{5610}{285.5} ]

حالا محاسبات را انجام می‌دهیم:

[ \frac{5610}{285.5} \approx 19.65 ]

[ T_b(5610) = 100 – 19.65 \approx 80.35 ]

بنابراین، نقطه جوش آب در قله دماوند حدود 80.35 درجه سانتی‌گراد است.

برای محاسبه نقطه جوش آب در قله اورست، که ارتفاع آن حدود 8848 متر است، از همان فرمول استفاده می‌کنیم:

[ T_b(h) = 100 – \frac{h}{285.5} ]

در این فرمول:

• ( T_b(h) ) نقطه جوش آب بر حسب درجه سانتی‌گراد در ارتفاع ( h ) متر است.
• ( h ) ارتفاع بر حسب متر است.

با جایگزین کردن ( h = 8848 ) در فرمول، نقطه جوش آب را در قله اورست محاسبه می‌کنیم:

[ T_b(8848) = 100 – \frac{8848}{285.5} ]

حالا محاسبات را انجام می‌دهیم:

[ \frac{8848}{285.5} \approx 30.98 ]

[ T_b(8848) = 100 – 30.98 \approx 69.02 ]

بنابراین، نقطه جوش آب در قله اورست حدود 69.02 درجه سانتی‌گراد است.

مقایسه نقطه جوش در اورست و دماوند

در زیر، جدول مقایسه نقطه جوش آب در ارتفاعات مختلف قله‌های دماوند و اورست آورده شده است:

توضیحات:

• قله دماوند: ارتفاع 5610 متر، نقطه جوش آب حدود 80.35 درجه سانتی‌گراد.
• قله اورست: ارتفاع 8848 متر، نقطه جوش آب حدود 69.02 درجه سانتی‌گراد.

این جدول مقایسه‌ای از نقطه جوش آب در ارتفاعات مختلف برای دو قله معروف دماوند و اورست ارائه می‌دهد.