De ce are apa clocotită bule, dar nu și în cuptorul cu microunde?

Bulele sunt adesea primul semn că apa începe să fiarbă, însă când o încălzim în cuptorul cu microunde, acest indiciu pare să lipsească. Află ce se întâmplă în realitate.

Când aștepți ca o oală cu apă să se încălzească pe aragaz, micile bule sunt primul semn că apa este pe cale să dea în clocot. Pe măsură ce apa se încălzește, bulele devin mai mari, până când un clocot puternic indică faptul că apa a atins 100 de grade Celsius.

Dar, oare este întotdeauna așa? Cei care au fiert vreodată apa într-un cuptor cu microunde au observat absența bulelor. Deci, de ce apa clocotită are bule, dar nu și în cuptorul cu microunde?

Potrivit specialiștilor în dinamica fluidelor, bulele la nivel nanoscopic apar și dispar constant pe măsură ce apa se încălzește pe o sursă de căldură, cum ar fi aragazul. Totuși, temperatura la care încep să se formeze bule vizibile poate fi uneori mult mai mare decât punctul de fierbere teoretic al apei.

“Punctul de fierbere înseamnă că, la orice temperatură peste aceasta, moleculele sunt mai ‘fericite’ fiind un vapor decât un lichid,” explică Jonathan Boreyko, un specialist în dinamica fluidelor de la Virginia Tech. Peste 100 de grade Celsius, energia intrinsecă a moleculelor de apă – cunoscută sub numele de potențial chimic – este mai mică pentru gaz decât pentru lichid, făcând vaporii forma cea mai stabilă.

“Dar pentru a executa fierberea propriu-zisă, trebuie să creezi o bulă, ceea ce are un cost energetic,” a adăugat Boreyko pentru Live Science. “Deci, chiar dacă ‘preferi’ să fii un vapor, nu înseamnă că vei fierbe cu succes.”

Astfel, temperatura la care apa fierbe de fapt este un compromis între energia potențială chimică economisită de devenirea în gaz și energia cheltuită pentru formarea unei bule.

O bulă nu este doar un volum de gaz, ci și o interfață între fazele de gaz și lichid. Ca toate interfețele de lichid, această suprafață este supusă tensiunii superficiale.

Tensiunea superficială este o forță care încearcă constant să micșoreze granița gaz-lichid la cea mai mică suprafață posibilă. În cazul unei bule, acest lucru ar însemna colapsarea completă înapoi într-un lichid uniform. O bulă stabilă trebuie, așadar, să conțină suficient gaz astfel încât economia de energie potențială chimică să fie mai mare decât tensiunea superficială a interfeței, făcând bulele mai mari mai stabile.

“Tensiunea superficială este practic un cost energetic pe unitatea de suprafață,” a spus Boreyko. “Bulele foarte mici au un raport suprafață-volum foarte mare, în timp ce o bulă mai mare are o suprafață relativ mai mică față de volumul său. Volumul domină cu cât devine mai mare, ceea ce depășește costul tensiunii superficiale.”

Prin urmare, apa adesea nu fierbe până nu este puțin mai fierbinte decât 100 de grade Celsius – un fenomen cunoscut sub numele de supraîncălzire. Punctul de fierbere marchează temperatura la care gazul devine mai stabil decât lichidul, iar gradele în plus corespund energiei de activare necesare pentru a crea o bulă suficient de mare.