thumb|200px|right|Apă care fierbe. Fierberea (denumită și ebuliție sau ebulițiune) este procesul de trecere a unui lichid în stare de vapori, sub acțiunea căldurii în întreaga masă a lichidului, prin formarea unor bule de vapori care se ridică la suprafață.Academia Română, Institutul de Lingvistică Iorgu Iordan Dicționarul explicativ al limbii române (DEX), Editura Univers Enciclopedic, 1998 Temperatura de fierbere este cea la care presiunea vaporilor săi este egală cu presiunea exterioară la care este supus lichidul.Răduleț, R. și colab. Lexiconul Tehnic Român, Editura Tehnică, București, 1957-1966. Această temperatură, numită și punct de fierbere, crește odată cu creșterea presiunii. Temperatura de fierbere la presiune normală de 760 mm Hg = 1,01325 barLexicon de termodinamică și mașini termice. Vol. IV S-Z, Coordonatori: Dan Ștefănescu, Dragoș Sfințeanu, Mircea Marinescu, Ioan Ganea, Stoian Petrescu. Editura Tehnică, București, 1991, articolul Temperatură, p.312 se numește temperatură normală de fierbere. În tabelele termodinamice, presiunea și temperatura corespunzătoare fierberii sunt denumite presiune de saturație, respectiv temperatură de saturație.Ražnjević, op. cit.
Termodinamica fenomenului de fierbere Descriere thumb|Proces de fierbere a apei la presiune normală La încălzirea unui lichid acesta își păstrează starea lichidă până la atingerea temperaturii de fierbere. Mărind în continuare temperatura, se formează prima bulă de vapori, iar apoi din ce în ce mai multe.Theil, op. cit. pp. 154-162 Deoarece densitatea vaporilor este mai mică decât a lichidului, într-un câmp de forțe, de exemplu câmpul gravitațional, sub acțiunea forțelor arhimedice bulele se ridică la suprafață, apărând o suprafață de separație între fazele de lichid și vapori. Această suprafață de separație a fazelor este definitorie pentru fenomenul de fierbere. Dacă în timpul procesului de fierbere presiunea la care este supus amestecul (separat sau nu) de lichid și vapori rămâne constantă, atunci și temperatura la care se produce fierberea rămâne constantă. Continuând creșterea temperaturii lichidului, la un moment dat toată cantitatea de lichid s-a transformat în vapori, care însă sunt încă la temperatura de saturație, vaporii fiind numiți vapori saturați uscați. Ca urmare, în timpul procesului de fierbere, se consideră că există un amestec de lichid la temperatura de saturație și vapori saturați uscați.
Moduri de vaporizare În timpul fierberii vaporizarea se poate face în două moduri de bază, cu un regim de tranziție între ele: Vaporizare cu bule, în care pe suprafața care cedează căldură lichidului apar mici bule care la un moment dat se desprind și cresc, ridicându-se la suprafață. Numărul de puncte în care apar bule (centre de nucleație) depinde de temperatura suprafeței și de rugozitatea ei — o suprafață rugoasă oferă mai multe centre decât una netedă. Pentru suprafețe extrem de netede lichidul poate fi adus la o temperatură ceva mai mare decât temperatura de saturație (lichid supraîncălzit), însă în momentul în care bulele încep să se formeze urmează o degajare de bule foarte violentă. Vaporizare peliculară (în film), în care, când suprafața de încălzire atinge o anumită temperatură (relativ mare), formarea vaporilor este continuă pe toată suprafața, între suprafață și lichid apărând un film de vapori continuu. Deoarece vaporii au o conductivitate termică mică, ei izolează lichidul și reduc fluxul termic. Pentru un flux termic dat, temperatura suprafeței de încălzire poate crește mult, putând apărea avarii dacă n-a fost concepută să lucreze în acest regim. Vaporizarea de tranziție este un regim instabil între vaporizarea cu bule și vaporizarea peliculară.
Formarea bulelor de lichid este un fenomen complex, care adesea este însoțit de fenomene acustice și de cavitație.
Influența presiunii left|thumb|200px|Diagrama p-T a fazelor.S = solid, L = lichid, G = gaz, verde = fierbere, albastru = sublimare, roșu = vaporizare supracritică. thumb|200px|Cu albastru deschis - domeniul în care poate avea loc fierberea, într-o diagramă p-V. thumb|200px|Elemente caracteristice fierberii într-o diagramă p-V. Transformarea de fază prin fierbere poate avea loc doar într-un anumit interval de presiuni. Presiunea minimă corespunde presiunii punctului triplu, în care fazele solidă, lichidă și gazoasă sunt în echilibru (în diagrama p-T alăturată în dreptul săgeții albastre), iar presiunea maximă corespunde punctului critic (în diagrama p-T alăturată în dreptul săgeții roșii). În această figură fierberea are loc în direcția săgeții verzi, la trecerea peste curba care unește cele două puncte. Ocolirea acestei curbe se poate face prin ambele capete, săgeata albastră indicând un proces de liofilizare, iar cea roșie unul de vaporizare supracritică.
Într-o diagramă p-VVlădea, op.cit. pp. 77-86 (vezi diagramele p-V alăturate) vaporizarea se petrece în zona colorată în albastru deschis. În partea din stânga (A) este zona lichidului, în dreapta (B) este zona vaporilor. Pentru o anumită izotermă, figurată cu albastru, procesul de vaporizare se produce de-a lungul liniei (d). Teoretic, acest proces ar trebui să se producă de-a lungul curbelor (f) și (g), însă aceste stări sunt instabile. Porțiunile orizontale pot apărea doar pe izotermele care se află sub izoterma critică, care trece prin punctul critic (K). Pentru presiuni deasupra punctului K, transformarea din lichid în vapori (creșterea de volum de la volumul lichidului la cel al vaporilor) se face printr-un proces continuu, fără să apară o suprafață de separație între lichid și vapori și fără apariția unor bule de vapori, ca urmare la presiuni supracritice noțiunea de fierbere își pierde sensul.
thumb|300px|Golirea unui vas sub presiune. Fierberea sub presiune este un fenomen periculos. Vasele sub presiune trebuie să fie rezistente, deoarece în caz că se sparg, fenomenul este foarte asemănător cu o explozie. Chiar dacă vasul rezistă și apare doar un orificiu, prin scăparea vaporilor presiunea scade, lichidul devine supraîncălzit prin scăderea temperaturii de saturație conform presiunii, se produce o degajare de bule violentă care umflă lichidul și-l aruncă afară prin orificiu. În afară de pierderea conținutului vasului, jetul de lichid supraîncălzit poate produce accidente. Instalațiile industriale care funcționează sub presiune sunt supuse inspecțiilor și aprobărilor din partea Inspecției de Stat pentru Controlul Cazanelor, Recipientelor sub Presiune și Instalațiilor de Ridicat (ISCIR).
Căldura primită thumb|200px|Căldura primită în timpul fierberii. Căldura primită în timpul fierberii corespunde zonei gri din diagrama T-s alăturată și este egală cuVlădea, op.cit. p. 84
unde Ts este temperatura absolută de saturație, iar s1 și s2 sunt entropiile inițială, respectiv finală.
Calculul căldurii necesare vaporizării se poate face cunoscând căldura latentă de vaporizare CL (molară), sau cL (masică), cu care:
unde n este numărul de moli de substanță, respectiv
unde m este masa substanței.
Căldură latentă de vaporizare molară a elementelor chimice la presiune normală Sears, Zemansky et al. University Physics, Addison-Wessley Publishing Company, Sixth ed., 1982, ISBN 0-201-07199-1
În fiecare celulă apar, de sus în jos: numărul atomic al elementului; simbolul chimic; temperatura de saturație la presiune normală (); căldura latentă de vaporizare molară (kJ/mol); masa molară.
{| align="center" Grupă → 1I A 2II A 3III B 4IV B 5V B 6VI B 7VII B 8VIII B 9VIII B 10VIII B 11I B 12II B 13III A 14IV A 15V A 16VI A 17VII A 18VIII A Perioadă 11H -2530,4491,0082He -2680,08454,003 23Li 181145,96,9414Be 2477292,49,0125B 3927489,710,816C ~4850355,812,017N -1962,79314,018O -1833,41016,009F -1883,27019,0010Ne -2461,73320,18 311Na 88396,9622,9912Mg 1090127,424,3313Al 2467293,426,9814Si 2355384,228,0915P 27712,1330,9716S 4459,632,0717Cl -3410,235,4518Ar -1866,44739,95 419K 75979,8739,1020Ca 1484153,640,0821Sc 2830314,244,9622Ti 328742147,8723V 340945250,9424Cr 2672344,352,0025Mn 196222654,9426Fe 2750349,655,8527Co 2927376,558,9328Ni 2913370,458,6929Cu 2567300,363,5530Zn 907115,365,4131Ga 2204258,769,7132Ge 2820330,972,6433As 61634,7674,9234Se 22126,378,9635Br 5915,4479,936Kr -1539,02983,80 537Rb 68872,2285,4738Sr 138214487,6239Y 222636388,9140Zr 4409591,691,2241Nb 4744696,692,9142Mo 463959895,9443Tc 487766098,9144Ru 4150595101,145Rh 3695493102,946Pd 2963357106,447Ag 2162250,6107,948Cd 767100112,449In 2072231,5114,850Sn 2602295,8118,751Sb 158777,14121,852Te 45052,55127,653I 18420,75126,954Xe -10812,64131,3 655Cs 70567,74132,956Ba 1640142137,3*72Hf 4603575178,573Ta 5458743180,974W 5555824183,875Re 5596715186,276Os 5012627,6190,277Ir 4428604192,278Pt 3827510195,179Au 2856334,4197,080Hg 35759,23200,681Tl 1473164,1204,482Pb 1749177,7207,283Bi 1564104,8209,084Po 962120209,085At 33730210,086Rn -6216,4222,0 787Fr 6676422388Ra 1737137226,0**104Rf n/an/a261105Db n/an/a262106Sg n/an/a263107Bh n/an/a262108Hs n/an/a265109Mt n/an/a268110Ds n/an/a281111Rg n/an/a280112Cn n/an/an/a113Uut n/an/an/a114Fl n/an/an/a115Uup n/an/an/a116Lv n/an/an/a117Uus n/an/an/a118Uuo n/an/an/a* Lantanide57La 3457414138,958Ce 3426414140,159Pr 3520297140,9'60Nd 3100273144,261Pm ~3500n/a146,962Sm 1803166150,463Eu 1527144152,064Gd 3250359157,365Tb 3230331158,966Dy 2567230162,567Ho 2695241164,968Er 2510193167,369Tm 1947191168,970Yb 1194127173,071Lu 3395356175,0** Actinide89Ac 3200293227,090Th 4788514,4232,091Pa 4027470231,092U 4134423238,093Np 3902n/a237,094Pu 3327325244,195Am 2607239243,196Cm 3110n/a247,197Bk n/an/a24798Cf n/an/a25199Es n/an/a253100Fm n/an/a255101Md n/an/a256102No n/an/a255103Lr n/an/a260 0–10 kJ/mol 10–100 kJ/mol 100–300 kJ/mol >300 kJ/mol+
+Temperatura de saturație și căldură latentă de vaporizare molară a unor substanțe la presiune normală:Popa, op. cit. p. 199 Substanța Temperatură CLkJ/mol ts TsK Apă 100 373,15 40,657 Metan -161,6 111,5 8,19 Propan -42,1 231,1 15,7 Butan -0,5 272,6 21,0 Benzen 80,1 353,3 30,9 Toluen 110,7 383,8 32,8 Metanol 64,7 337,8 37,4 Etanol 78,4 351,6 38,8 Freon 12 -29,8 343,3 20,2 Amoniac -33,4 239,8 23,4
Dacă se cunoaște căldura latentă de vaporizare CL la o anumită presiune p0 la care corespunde temperatura de saturație T0, atunci temperatura de saturație Ts la o presiune de saturație pseste dată de relația Clausius-Clapeyron, a cărei formă diferențială este:
care poate fi ușor integrată, obținându-se forma: Kenneth Wark Thermodynamics (1966), Ed. 5 republicată, McGraw-Hill, Inc., New York, 1988, ISBN 0-07-068286-0, p. 509
unde atât CL cât și constanta universală a gazelor, R trebuie exprimate în aceleași unități de măsură, de exemplu în kJ/mol, cu care R = 8,3145 J/mol = 8,3145 kJ/mol. Valoarea constantei universale a gazelor, CODATA, NIST
Fierberea în condiții de microgravitație thumb|200px|Fierbere cu bule în microgravitație. Click pentru a vedea filmul (1,4 M) NASA a făcut o serie de experimente privind vaporizarea în condiții de microgravitație.
La vaporizarea cu bule, bulele nu se ridică. La încetarea fierberii, tensiunea superficială a lichidului duce la coalescența bulelor într-una mare, sferică, care rămâne în interiorul lichidului. Experiență NASA Această coalescență poate duce la blocarea sitemelor de răcire a vehiculelor spațiale.
Pentru vaporizarea în film, s-au făcut de către NASA experiențe într-un avion KC-135, la fierberea în jurul unui fir încălzit. Metoda permite obținerea unei microgravitații de 0,02 g (nu foarte mică), timp de cca. 25 s. Cuta, Judith M.; Krotiuk, William J. Low-gravity flow boiling, Thermal-hydraulics for space power, propulsion, and thermal management system design (A91-12827 02-27). Washington, DC, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1990, p. 249-274.
Fierberea apei Fierberea apei este cea mai comună formă de fierbere a unei substanțe; prin fierbere ea se transformă în abur.
Mărimi termodinamice