ในทางเทอร์โมไดนามิกส์ การให้ความร้อนเกินจุดเดือด (บางครั้งเรียกว่าการชะลอการเดือดหรือการหน่วงเวลาการเดือด ) คือปรากฏการณ์ที่ของเหลวถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดเดือดโดยไม่เดือดนี่คือสถานะที่เรียกว่าสถานะกึ่งเสถียรหรือสถานะเมตาซึ่งการเดือดอาจเกิดขึ้นได้ทุกเมื่อ โดยได้รับอิทธิพลจากผลกระทบภายนอกหรือภายใน^{[ 1 ] [ 2 ]}การให้ความร้อนเกินจุดเดือดทำได้โดยการให้ความร้อนแก่ สารเนื้อ เดียวกันในภาชนะที่สะอาด ปราศจากจุดเริ่มต้นของการตกผลึกโดยต้องระมัดระวังไม่ให้รบกวนของเหลว

สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นได้จากการอุ่น น้ำในภาชนะที่เรียบมาก ด้วยไมโครเวฟการกวนน้ำอาจทำให้เกิดการพุ่งของน้ำร้อนที่ไม่ปลอดภัยและส่งผลให้เกิดแผลไหม้ได้^{[ 3 ]}

กล่าวกันว่าน้ำ "เดือด" เมื่อฟองไอน้ำขยายตัวอย่างไม่มีขอบเขตและแตกออกที่ผิวน้ำ การที่ฟองไอน้ำจะขยายตัวได้นั้น อุณหภูมิจะต้องสูงพอที่ความดันไอน้ำจะสูงกว่าความดันแวดล้อม ( โดยหลักแล้วคือ ความดันบรรยากาศ ) หากอุณหภูมิต่ำกว่านั้น ฟองไอน้ำจะหดตัวและหายไป

การให้ความร้อนเกินจุดเดือดเป็นข้อยกเว้นของกฎง่ายๆ นี้ บางครั้งพบว่าของเหลวไม่เดือดแม้ว่าความดันไอจะเกินความดันแวดล้อมก็ตาม สาเหตุมาจากแรงเพิ่มเติมคือแรงตึงผิวซึ่งยับยั้งการเติบโตของฟองอากาศ^{[ 4 ]}

แรงตึงผิวทำให้ฟองอากาศมีลักษณะคล้ายลูกโป่งยืดหยุ่น ความดันภายในเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจาก "ผิว" พยายามหดตัว เพื่อให้ฟองอากาศขยายตัว อุณหภูมิจะต้องสูงขึ้นเล็กน้อยเหนือจุดเดือด เพื่อสร้างความดันไอมากพอที่จะเอาชนะทั้งแรงตึงผิวและความดันแวดล้อม

สิ่งที่ทำให้ความร้อนสูงเกินไประเบิดได้นั้นก็คือ ฟองอากาศขนาดใหญ่จะพองตัวได้ง่ายกว่าฟองอากาศขนาดเล็ก เช่นเดียวกับการเป่าลูกโป่ง ส่วนที่ยากที่สุดคือการเริ่มต้น ปรากฏว่าแรงดันส่วนเกินเนื่องจากแรงตึงผิวแปรผกผันกับเส้นผ่านศูนย์กลางของฟองอากาศ^{[ 5 ]}นั่นคือ. ${\displaystyle \Delta p}$${\displaystyle d}$${\displaystyle \Delta p\propto d^{-1}}$

สามารถอนุมานได้โดยจินตนาการถึงระนาบที่ตัดฟองอากาศออกเป็นสองส่วนเท่าๆ กัน แต่ละส่วนถูกดึงเข้าหาตรงกลางด้วยแรงตึงผิวซึ่งต้องสมดุลกับแรงจากความดันส่วนเกินดังนั้นเราจึงได้ซึ่งลดรูปเหลือ ${\displaystyle F\พร็อพโต \pi d}$${\displaystyle \Delta p\times (\pi d^{2}/4)}$${\displaystyle \Delta p(\pi d^{2}/4)\propto \pi d}$${\displaystyle \Delta p\propto d^{-1}}$

นั่นหมายความว่า หากฟองอากาศที่ใหญ่ที่สุดในภาชนะมีขนาดเล็ก เพียงไม่กี่ไมโครเมตรในเส้นผ่านศูนย์กลาง การเอาชนะแรงตึงผิวอาจต้องใช้พลังงานมหาศาลซึ่งต้องเพิ่มอุณหภูมิให้สูงกว่าจุดเดือดหลายองศาเซลเซียส เมื่อฟองอากาศเริ่มขยายตัว แรงดันจากแรงตึงผิวจะลดลง ดังนั้นมันจึงขยายตัวอย่างรวดเร็วในวงจรป้อนกลับเชิงบวก ในทางปฏิบัติ ภาชนะส่วนใหญ่จะมีรอยขีดข่วนหรือความไม่สมบูรณ์อื่นๆ ซึ่งดักจับฟองอากาศและก่อให้เกิดฟองอากาศเริ่มต้น และน้ำที่ไม่บริสุทธิ์ที่มีอนุภาคขนาดเล็กก็สามารถดักจับฟองอากาศได้เช่นกัน มีเพียงภาชนะที่เรียบและบรรจุของเหลวบริสุทธิ์เท่านั้นที่สามารถเพิ่มอุณหภูมิให้สูงกว่าจุดเดือดได้อย่างน่าเชื่อถือ ${\displaystyle \Delta p}$

การเกิดความร้อนสูงเกินสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อภาชนะบรรจุน้ำที่ไม่ถูกรบกวนถูกทำให้ร้อนในเตาไมโครเวฟเมื่อนำภาชนะออก การไม่มีจุดเริ่มต้นของการเดือดจะป้องกันการเดือด ทำให้พื้นผิวยังคงนิ่ง อย่างไรก็ตาม เมื่อน้ำถูกรบกวน น้ำบางส่วนจะกลายเป็นไอน้ำ อย่างรุนแรง ซึ่งอาจทำให้น้ำเดือดพุ่งออกมาจากภาชนะได้^{[ 6 ]}การเดือดสามารถเกิดขึ้นได้จากการเขย่าถ้วย การใส่อุปกรณ์คน หรือการเติมสารเช่นกาแฟสำเร็จรูปหรือน้ำตาล โอกาสที่จะเกิดความร้อนสูงเกินจะมากขึ้นในภาชนะที่เรียบ เนื่องจากรอยขีดข่วนหรือรอยบิ่นอาจมีช่องอากาศเล็กๆ ซึ่งทำหน้าที่เป็น จุด เริ่มต้นของการเดือดการเกิดความร้อนสูงเกินมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นหลังจากวงจรการให้ความร้อนและการทำให้เย็นซ้ำๆ ของภาชนะที่ไม่ถูกรบกวน เช่น เมื่อถ้วยกาแฟที่ลืมไว้ถูกทำให้ร้อนอีกครั้งโดยไม่ได้นำออกจากเตาไมโครเวฟ นี่เป็นเพราะวงจรการให้ความร้อนจะปล่อยก๊าซที่ละลายอยู่ เช่นออกซิเจนและไนโตรเจนจากตัวทำละลาย มีวิธีป้องกันความร้อนสูงเกินไปในเตาไมโครเวฟ เช่น การใส่ช้อนหรือไม้คน (โปรดทราบว่าการใช้เครื่องใช้โลหะเพื่อจุดประสงค์นี้ไม่ปลอดภัย) ลงในภาชนะก่อน หรือใช้ภาชนะที่มีรอยขีดข่วน เพื่อหลีกเลี่ยงการเดือดอย่างกะทันหันที่เป็นอันตราย แนะนำว่าอย่าอุ่นน้ำในไมโครเวฟเป็นเวลานานเกินไป^{[ 3 ]}

แม้ว่าการให้ความร้อนเกินจุดหลอมเหลวมักจะกล่าวถึงในของเหลวเป็นส่วนใหญ่ แต่ของแข็งผลึกก็สามารถให้ความร้อนเกินจุดหลอมเหลวที่สมดุลได้ชั่วคราวเช่นกัน งานวิจัยเชิงทฤษฎีในยุคแรกๆ ชี้ให้เห็นถึงขีดจำกัดสูงสุดที่ประมาณสามเท่าของอุณหภูมิหลอมเหลว ซึ่งบางครั้งเรียกว่า "หายนะของเอนโทรปี" ซึ่งเกินกว่านั้นของแข็งจะไม่มีเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์เมื่อเทียบกับเฟสของเหลว^{[ 7 ]}

การศึกษาทดลองในภายหลังได้รายงานว่าของแข็งยังคงอยู่เหนือขีดจำกัดนี้ภายใต้การให้ความร้อนที่รวดเร็วมาก ตัวอย่างเช่น ฟิล์มทองคำบาง ๆ พบว่ายังคงเป็นผลึกได้นานกว่าสองพิโควินาทีเมื่อได้รับความร้อนในอัตราสูงถึง ~10 ¹⁵ K s ⁻¹ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดหลอมเหลวเกือบ 14 เท่า การคงอยู่เช่นนี้เกิดจากอัตราการให้ความร้อนที่สูงมากและความไม่สามารถของโครงสร้างผลึกที่จะขยายตัวในช่วงเวลาพิโควินาที^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

การให้ความร้อนสูงเกินจุดเดือดของไฮโดรเจนเหลวถูกนำมาใช้ในห้องฟองอากาศ

• วิดีโอแสดงน้ำร้อนจัดในไมโครเวฟที่เดือดพล่านอย่างรวดเร็ว อธิบายว่าทำไมจึงเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ และทำไมจึงอันตราย
• บลูมฟิลด์, หลุยส์ เอ. "ชุดการทดลองน้ำร้อนยวดยิ่งที่มีฟิล์มน้ำมันในไมโครเวฟ โดยหลุยส์ เอ. บลูมฟิลด์ ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย การทดลองหมายเลข 13 ดำเนินไปด้วยความรุนแรงที่น่าประหลาดใจ"เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 2 มิถุนายน 2551
• วิดีโอแสดงน้ำร้อนจัดในหม้อ