沸騰（Boiling）

沸騰（Boiling）
臺中國立新港藝術高級中學物理科羅伊君老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯

物質從液態轉變為氣態的兩種相變方式為蒸發（evaporation）及沸騰（boiling）。沸騰與蒸發的不同有：
（1）沸騰是一種劇烈的轉變，蒸發則是一種和緩的相變。
（2）沸騰是液體表面和內部同時發生劇烈的汽化，而蒸發則發生在液體表面。
（3）沸騰發生在一定的溫度下（沸點），蒸發現象存在於任何溫度下。

當液體被加熱時，液體分子可以獲得能量讓分子更快速的移動，最後分子有足夠的能量掙脫彼此之間結合的束縛而遠離，掙脫後則形成氣體分子，即為沸騰。而蒸發是因為液體表面某分子的動能大於其他液體分子對此液體分子的束縛能而掙脫液面，此即蒸發。另外值得一提的是，液體中動能較大的分子較易從液面蒸發，蒸發後留下動能較小的分子，所以蒸發會讓液體分子平均動能降低，由於動能與溫度關係成正比，因此蒸發會使液體的溫度降低，也就是蒸發有冷卻的作用。

在沸騰的液體中，蒸汽壓必須夠大，足以與周圍水壓抗衡，不然不會產生氣泡。當溫度達到沸點時，蒸汽壓大於飽和蒸汽壓，因此氣泡產生，形成沸騰。

沸點也受到壓力的影響。當外界壓力增加，液體的水壓也跟著升高。此時若要形成氣泡，也就是讓水沸騰的話，所需要的蒸汽壓也必須較高才行，也就是沸點將隨之升高，所以增加液體表面蒸汽壓會提高液體的沸點。反之，減小外界壓力的話，例如到海拔很高的地方會使液體的沸點降低。壓力鍋就是利用這個原理，壓力鍋有一個緊密的鍋蓋，在鍋內壓力未到達某一預設值之前（1.5atm，能使水的沸點升至110℃以上），鍋裡蒸汽不會逸出，而蒸汽在鍋內繼續累積，使得鍋內液體受到的壓力增加，導致到了原本的沸點仍不發生沸騰，溫度因而可以繼續上升。利用超沸點溫度的水煮熟食物，速度當然比較快。

參考資料：
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Boiling
2. Paul G. Hewitt, 師明睿譯, “沸騰”, 觀念物理III p173-p175, Sep, 2003.