生活中難免會(huì)與水垢打交道。燒開(kāi)水的時(shí)候，水壺底部積累水垢；家里的熱水器時(shí)間久了，加熱部件結(jié)垢嚴(yán)重。
細(xì)心的網(wǎng)友可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些水垢多是出現(xiàn)在水壺底部、熱水器加熱棒上（注意：現(xiàn)在的電水壺加熱部件都是鋪在水壺底部），內(nèi)膽內(nèi)壁有水垢，但是卻少了很多。這是為什么呢？
現(xiàn)在開(kāi)水瓶加熱棒越來(lái)越少見(jiàn)了，小編在上大學(xué)的時(shí)候，幾乎每個(gè)寢室都會(huì)有幾個(gè)開(kāi)水瓶加熱棒，因?yàn)榉浅７奖?。但是開(kāi)水瓶加熱棒非常危險(xiǎn)，經(jīng)常出現(xiàn)著火事件，所以大學(xué)寢室管得很?chē)?yán)格。
水垢對(duì)加熱棒的危害
隨著水壺和熱水器的使用時(shí)間增加，水加熱的時(shí)間會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)，這是水垢的一個(gè)危害：耗電增加。水垢覆蓋在加熱棒表面，隔斷了加熱部件和水的接觸，從而降低了熱傳導(dǎo)的速度。
這是因?yàn)樗赣商妓徕}、硫酸鎂等組成，它們的導(dǎo)熱性能比加熱金屬部件差很多。銅和鐵的導(dǎo)熱率分別為385和79.5W/m K，但水垢的導(dǎo)熱率只有0.5-3 W/m K，相差幾十到數(shù)百倍。所以加熱棒或水壺底部附著了大量水垢，會(huì)極大的影響加熱效率。
一旦加熱部件被水垢覆蓋，傳熱性能退化，加熱時(shí)熱量被水垢阻擋，難以傳導(dǎo)給水，導(dǎo)致加熱部件局部溫度急劇升高，影響安全運(yùn)行。
尤其是在北方，水硬度較大，水垢量非常大，需要及時(shí)對(duì)水壺和熱水器進(jìn)行清洗。
水垢的形成離不開(kāi)氣泡
水垢主要由碳酸鈣、硅酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鎂等沉淀組成。我們的飲用水中，不可避免地存在鈣離子和鎂離子等礦物質(zhì)。水壺和熱水器加熱部件結(jié)垢就是因?yàn)殁}鎂離子就會(huì)以結(jié)晶沉淀析出，包裹在加熱部件表面。
在燒開(kāi)水時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)水壺底部或者是加熱棒上，不斷有氣泡產(chǎn)生，這是因?yàn)闊嵩礈囟雀?，沸騰是由熱源附近開(kāi)始的。
剛開(kāi)始燒水的氣泡是由于水中溶解有一定的空氣，水的溫度上升，空氣在水中的溶解度下降，所以從水中逃逸出來(lái)。隨后的不斷加熱，水吸收足夠的熱量，能夠從液體變成氣體，形成水蒸氣氣泡。所以，燒開(kāi)水時(shí)產(chǎn)生的氣泡多是由空氣和水蒸氣的混合物組成。
在加熱部件上產(chǎn)生的氣泡處在一個(gè)液、氣、固三相結(jié)合的界面，也就是水、氣泡、加熱棒。在氣泡蒸發(fā)從這三相界面逃逸時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致其周?chē)械拟}鹽和鎂鹽過(guò)度飽和，從而以沉淀的形式析出并保留在加熱棒表面。
研究發(fā)現(xiàn)，積累有水垢的加熱棒比新的加熱棒能夠產(chǎn)生更多的氣泡，這是因?yàn)橛兴傅募訜岚舻谋砻嬗懈嗟臍饪浊腋H水，這就為氣泡的形成提供了足夠數(shù)量的活性位點(diǎn)。也就是說(shuō)加熱棒使用越久產(chǎn)生水垢的速度越快。
所以水壺和熱水器有水垢產(chǎn)生后，需要定期清洗，不然產(chǎn)生水垢的速度更快。
為什么加熱棒上水垢多？
有網(wǎng)友會(huì)有疑問(wèn)，燒開(kāi)水時(shí)，水中也會(huì)出現(xiàn)水垢，并不只是水壺底部才有。
產(chǎn)生水垢的罪魁禍?zhǔn)资撬锈}離子和鎂離子，表現(xiàn)為鈣鹽和鎂鹽的析出。這些鈣鹽和鎂鹽多數(shù)可以附著在加熱棒上；而以白色懸浮物的形式出現(xiàn)在水中的則多是碳酸鈣和氫氧化鎂，非常影響開(kāi)水的美觀。
由于加熱棒在開(kāi)始加熱時(shí)就產(chǎn)生了局部高溫，為氣泡的形成提供了良好的成核位點(diǎn)，所以加熱棒上在加熱開(kāi)始后就會(huì)不停地積累水垢。而壺里水中，只有在水溫升高到一定程度，水中碳酸鈣和氫氧化鎂的溶解度降低，才會(huì)有水垢沉淀析出。
用傳統(tǒng)結(jié)晶理論的解釋就是，結(jié)垢是一個(gè)鈣鹽鎂鹽結(jié)晶析出的過(guò)程，且非均相結(jié)晶析出比均相結(jié)晶在能量上來(lái)說(shuō)更有利。直白地說(shuō)就是，加熱棒和水垢非均相，在加熱棒上析出屬于非均相結(jié)晶，結(jié)垢所需要的能量低，這可以歸因于在兩者界面接觸時(shí)，表面能降低了。
但是在開(kāi)水中，就只有水垢分子和水垢分子的相互結(jié)合才能形成更大的晶體從而析出，屬于均相結(jié)晶，結(jié)垢所需要的能量高。由于燒開(kāi)水時(shí)，水溫升高太快，給均相結(jié)晶提供了能量。盡管非均相結(jié)晶所需的能量低，均相結(jié)晶所需的能量高，燒開(kāi)水快速加熱，能量不是一個(gè)大問(wèn)題，所以不僅加熱棒上，而且開(kāi)水中都會(huì)出現(xiàn)大量水垢。
另外，水壺和熱水器的內(nèi)壁會(huì)積累水垢，但會(huì)比加熱部件上少很多，這些水垢多是由于內(nèi)壁也可以作為非均相結(jié)晶的成核位點(diǎn)。不過(guò)內(nèi)壁不能加熱產(chǎn)生氣泡，所以積累的水垢會(huì)比加熱棒上相對(duì)少很多。
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