我们从小就学,水在 100℃ 沸腾。但这句话只在一个条件下成立。到了高原,水到 88℃ 就开了。这不是锅坏了,是物理。
先说清楚,沸腾到底是什么。水里的分子一直在运动,总有一些能量高的,会冲破液面跑出去,这个过程就叫蒸发。同时,水面上方的水蒸气分子也会撞回来,然后重新变成液体。跑出去的和回来的数量相等时,就达到了平衡。
而外界的气压,相当于一只手压在水面上。大气压越大,分子越难冲出去,需要更高的温度。所以真正决定沸点的,不是某个固定数字,而是这一对关系的平衡点。当水的饱和蒸气压,等于外界大气压时,这时水就沸腾了。
这条曲线就是答案。在海平面,大气压是 101 千帕,对应的沸点是 100℃。到了拉萨,海拔约 3650 米,大气压降到 65 千帕左右,沸点就掉到大约 88℃。再往上,珠峰顶上大气压只有 34 千帕,水在 71℃ 就开了。
所以 100℃ 根本不是什么物理常数,它只是海平面气压下的一个巧合。那为什么在高原煮饭会夹生?因为把饭做熟,靠的不是水开不开,而是温度够不够。淀粉糊化、蛋白质变性,这些反应都需要足够的温度。
温度低,反应速率就慢。粗略地说,温度每降低 10℃,化学反应速率大约减半。在拉萨,你的水只有 88℃,煮再久,米也到不了该有的温度。所以在珠峰上,你永远煮不熟一个鸡蛋。
解决办法就是高压锅。它把锅密封起来,加热后内部水蒸气出不去,气压不断升高,沸点就跟着上移。家用高压锅内部大约 1.8 个大气压,对应的沸点能到 117℃ 左右。这样一来,海拔的影响就被补偿回去了,饭就又能做熟了。
高压锅本质上不是加热更强的锅,而是一个把沸点抬高的装置。反过来也成立,把气压降下去就行。如果你把气压降得足够低,水在室温下就能沸腾。实验室里用真空泵抽气,二三十度的水就会咕嘟咕嘟冒泡。
所以沸腾从来不是热到某个温度,而是气压撑不住了。顺带问一句,在高原上泡茶会怎样?想聊的在评论区说说。