Svar:
Precis samma sak händer med vatten, så i fortsättningen talar vi om vatten. Man sätter alltså en mugg vatten i mikron.
När det börjar koka i muggen, tar man ut den och sätter i en sked. Då kokar det upp mer eller mindre häftigt. Olika förklaringar har givits på detta, lösta gaser eller överhettning.
För att ta reda på vad som är rätt, har vi gjort en del experiment.
Tar man ut muggen precis när det kokat upp, kan man se en del
småbubblor som stiger upp. Där är säkert lösta gaser inblandade. Det är inte särskilt häftigt, så du frågar om någonting annat. Låter man muggen stå inne länge, eller kokar man upp samma vatten flera gånger,
driver man ut de lösta gaserna. Då blir reaktionen annan, då kan man
få så häftigt uppkok, att det kokar över.
Det beror på att vattnet är överhettat. Med en mycket bra termometer har vi mätt temperaturer på över 108 ^oC. Det
visar sig, att ju mindre lösta gaser det finns i vattnet, desto
högre blir temperaturen och
desto våldsammare blir fenomenet.

Nu till den detaljerade förklaringen. När vattnet i muggen kokar upp
i mikron, kommer bubblorna upp vid kanten. Det gör att vi får uppströmmar
vid kanten. Det måste kompenseras av en nedström i mitten. I mikron
värms vattnet i hela volymen. Det gör, att det nedströmmande vattnet
värms upp på väg ner. När vi sen tar ut muggen, slutar det koka. Nu
vänder strömmarna. Vattnet sjunker längs kanterna, och stiger i mitten.
Detta hindrar det överhettade vattnet att nå väggarna. Hamnar det nu
något föremål i det överhettade vattnet, kokar det upp våldsamt.

Vi mätte alltså 108 ^oC, men temperaturen var med säkerhet
högre från början. När man satte dit termometern, började det koka omkring den,
och efter 5 sekunder visade den 108 ^oC, för att sedan sjunka snabbt. Man kan uppskatta att temperaturen från
början kan ha varit så hög som 115 ^oC.

En sak återstår att förklara. Varför kokarinte det överhettade vattnet i mitten? Jämför vi två bubblor med sammadiameter, en "halvbubbla" vid kanten, och en "helbubbla" i mitten, visardet sig, att "halvbubblan" har hälften så stor ytspänningsenergi. Detär alltså energimässigt billigare att starta bubblor vid kanten.Det finns också andra fenomen, som gör att kokningen startar vid ett föremål. Det är också ytspänningen som är förklaringen till att vattnet kanöverhettas. I en mycket liten bubbla är ångtrycket högt på grund av ytspänningen. Högt ångtryck svarar mot hög kokpunkt. Finns ingentingsom bubblor kan starta på, blir vattnet överhettat. Det är alltsåinte helt sant att vatten kokar vid 100 ^oC.

I en kastrull på spisen inträffar inte detta fenomen, eftersom värmen tillförs underifrån, och sprider sig med cirkulation. I mikrovågsugnen värms hela volymen samtidigt.

Varning: Om vattnet kokat någon minut i mikron, kan uppkokningen
bli så häftig, att hälften av vattnet skvätter ut. Tänk på detta,
kokhett vatten är farligt! Man ska inte hålla muggen i handen när man släpper ner skeden. Sätt den försiktigt på diskbänken, och släppner skeden från ett visst avstånd. Var beredd på att det kan skvätta över.  
/KS 2000-03-23

Svar:
Släpper du ut vatten i vakuum kokar det. Men kokning kräver energi,
och det innebär att vattnets temperatur minskar. Till slut fryser det till is. Det innebär inte att ångbildningen upphör,
också is kan avdunsta (det kallas sublimering). Man kan till exempel
hänga ut tvätt till tork fast det är minusgrader. Ju lägre temperaturen
är, desto långsammare avdunstar isen. Vid absoluta nollpunkten har den
helt upphört.  

/KS  1999-09-08

Svar:
Först får vi ta reda på hur högt Mount Everest är. Detta hittar i Wikipedia: Mount_Everest - 8848 m.

Sedan behöver vi atmosfärstrycket på höjden 8848 m. Detta kan vi beräkna med kalkylatorn under länk 1. Om vi fyller i atmosfärens standardtryck 101.3 kPa och höjden 8848 m får vi ett tryck på 37 kPa.

Slutligen använder vi kalkylatorn under länk 2 (bilden nedan) för att beräkna kokpunkten. Vi fyller i standardtrycket 101.3 kPa, standardkokpunkten 100^oC och trycket 37 kPa. Kalkylatorn räknar då ut kokpunkten 75^oC.

I Saturated Vapor Pressure for Water finns tabeller för vattnets ångtryck både vid normala temperaturer och vid höga temperaturer. Dessa tabeller kan användas för att uppskatta kokpunkten vid olika tryck.

/Peter E 2001-10-02

Svar:
Antag att du har vatten med en temperatur 20 ^oC i en bägare,
och börjar pumpa ut luften. Vid trycket 2300 Pa börjar vattnet koka.
Det går åt energi för detta, varför vattentemperaturen sjunker.
Efter en stund når vattnet 0 ^oC, och vattnet börjar frysa.
Trycket är då 600 Pa. Detta fortsätter tills allt vatten frusit till is.
Trycket är då fortfarande 600 Pa. Nu börjar isen avdunsta (sublimera),
och temperaturen och trycket sjunker ytterligare. Tillförs energi från
omgivningen i form av strålning, kommer isen så småningom helt att
avdunsta.
/KS 2002-02-25

Svar:
Luften ovanför en vattenyta innehåller en del vattenmolekyler som slitit sig från ytan. Vid en viss temperatur är det jämvikt mellan ångan och vattnet - lika många vattenmolekyler kondenseras till vattnet som frigörs till luften. Om temperaturen är högre kan luften innehålla mer vattenånga.

Vid kokpunkten är det s.k. partialtrycket hos ångan lika med lufttrycket, se bilden nedan från Hyperphysics. Då kan "luften" bestå till 100% av vattenånga - syret och kvävet har trängts bort. Vid kokpunkten kan det också bildas bubblor av vattenånga (normalt på botten av kastrullen som är nära värmekällan och därför varmare). Om vattentemperaturen understiger kokpunkten så kan inga bubblor bildas eftersom de trycks ihop av det större lufttrycket.

Kokpunktens förändring med tryckets kan inte förklaras med allmänna gaslagen eftersom kondenserande vattenånga är långt ifrån en ideal gas. Förändringen av kokpunkten med trycket är i själva verket en ganska komplicerad olinjär funktion. För mer om ämnet se nedanstående länkar.

/Peter E 2005-10-24

Svar:
Låt oss först diskutera osäkerheter i mätningar.

När man gör mätningar är det viktigt att ha full kontroll på mätningens noggrannhet. Utan angivande av denna (ofta kallad osäkerhet, fel, mätfel eller felgränser) är en mätning av begränsat värde.

Mätfel definieras som skillnaden mellan ett uppmätt värde och det sanna värdet av en storhet.

Vanligen delas mätfelet upp i två delar:

Systematiska mätfel är enkelsidigt riktade och beror exempelvis på olämpligheter eller felaktigheter i mätutrustningen eller mätprincipen. Det systematiska felet definieras som skillnaden mellan väntevärdet (medelvärdet av många upprepade försök) och det sanna värdet. Ett typiskt exempel på systematiska mätfel är om man mäter avstånd med en felgraderad mätsticka.

Slumpvisa mätfel är stokastiskt (slumpmässigt) fördelade runt mätningens väntevärde. Slumpfelet definieras som skillnaden mellan uppmätt värde och väntevärdet. Ett typiskt exempel på slumpvisa mätfel är antalet pulser man får från ett radioaktivt preparat under en viss tid, se fråga [16653].

Se vidare Mätfel

I din mätning av kokningstemperaturen finns ett antal felkällor.

1 Kokningstemperaturen beror på lufttrycket som typiskt varierar mellan 980 (lågtryck) och 1050 (högtryck) millibar. Motsvarande kokningstemperaturer är 99^oC och 101^oC, se fråga [8721].

2 Sedan är temperaturen inte densamma i alla punkter i vattnet. Botten av kastrullen är säkert varmare än 100^oC. Antagligen har vattnet nått kokningstemperatur bara i ett tunnt lager nära botten. Du kan alltså få variation i temperatur beroende på hur du håller termometern.

3 Temperaturen beror även på om det finns kondensationskärnor t.ex. salt eller potatisar i vattnet. I avsaknad av kondensationskärnor kostar det mer energi att bilda en bubbla, och vattnet blir överhettat, dvs kokar först vid betydligt högre temperatur, se fråga [2458] och [14212].

Se även länk 1.
/Peter E 2013-10-31

Svar:
Anna! Se fasdiagrammet för vatten nedan (från Water Structure and Science). Vid tillräckligt högt tryck och temperatur mellan trippelpunkten (273 K) och kritiska punkten (647 K) kondenseras vattenånga till vatten. Här är några exempel (nedre svarta linjen, värden från Vapour_pressure_of_waterTables_of_water_vapor_pressures):

300 K (27^oC) 3.6 kPa

331 K (58^oC) 18 kPa

373 K (100^oC) 101.3 kPa (kokpunkt vid atmosfärstryck)

Vad som händer vid gränslinjen mellan gas och vätska är att vid ökande tryck och konstant temperatur kondenseras vattenångan till vatten. Därvid sjunker trycket tillbaka till det ursprungliga som motsvarar ångtrycket vid den givna temperaturen. Om man ökar trycket igen kondenseras mer ånga tills endast vatten återstår.

Se vidare Phase_diagram.

/Peter E 2015-02-13

Svar:
Bra fråga Jan (som man säger när man inte vet svaret). Här är hur det låter:





Det finns ett antal olika förklaringar på nätet, den ena dummare än den andra. Jag är rätt säker på att den första förklaringen i länk 1 är den korrekta:

Chris Smith: Ah, yes my kettle is no exception and the reason that kettles are noisy, they make that sort of thumping and bashing noise as they boil and then the noise intensifies as they warm up and then it goes silent as they boil.

It is because of the way that the heat is being transferred into the water. So you have an electric element inside the kettle, a high current is passing through that element which makes it get hot. The heat from the element is therefore transferred by convection and conduction locally onto the water molecules around the element; they then get excited and get hot. So you have a bubble of hot water around the element which tries to expand and it also floats upwards away from the element because, of course, warm things rise but as it rises of course it loses its heat again to all of the surrounding water. So this bubble of water and water vapour collapses in on itself very quickly and that’s cavitation and you get a shocking, sort of knocking noise. So those thumps that you hear and the sort of ‘shhh’ hissing that you hear, as the water vapour bubbles collapsing on themselves and emitting some sound waves, that’s what the sound is.

Värmeelementet blir snabbt mycket varmt. Det bildas då mycket små bubblor som stiger - gas är lättare än vatten. Bubblorna försvinner emellertid mycket snabbt, eftersom vattnet fortfarande är ganska kallt, och kollapsar. Det är kollapsen av bubblorna som ger det knastrande ljudet.

Jag kollade teorin med min vattenkokare. Bubblorna är mycket små men de syns tydligt med belysning från en ficklampa. Man hör ljudet så snart bubblorna börjar bildas.

För en kärnfysiker är det knastrande ljudet bekant: det låter som ett GM-rör med ett radioaktivt preparat - speciellt i början när det bildas få bubblor. Hur kan det komma sig?

Bildandet av en bubbla är liksom sönderfallet av en radioaktiv kärna en slumpmässig process. Antalet bildade bubblor (sönderfallande kärnor) per sekund är poissonfördelat, se fråga [16653]. Se även Shot_noise.

Här är ett stöd för den föreslagna förklaringen (från länk 2):

Long before the bulk of the water in your teapot hits 100°C, the bottom of the pot will be heated to over the boiling temperature of water. Water in contact with it will briefly flash into steam, but the resulting small bubbles will quickly collapse as they transfer their heat to the surrounding cooler water. If the bubbles are small enough (have a large surface to volume ratio), the collapse can be fast enough to make a popping or sizzling sound. This can happen even when the bubbles are too small for you to see.

/Peter E 2016-02-12