Boiling or ebullition is the rapid phase transition from liquid to gas or vapour; the reverse of boiling is condensation. Boiling occurs when a liquid is heated to its boiling point, so that the vapour pressure of the liquid is equal to the pressure exerted on the liquid by the surrounding atmosphere. Boiling and evaporation are the two main forms of liquid vapourization.

There are two main types of boiling: nucleate boiling, where small bubbles of vapour form at discrete points; and critical heat flux boiling, where the boiling surface is heated above a certain critical temperature and a film of vapour forms on the surface. Transition boiling is an intermediate, unstable form of boiling with elements of both types. The boiling point of water is 100 °C or 212 °F, but is lower with the decreased atmospheric pressure found at higher altitudes.

Boiling water is used as a method of making it potable by killing microbes and viruses that may be present. The sensitivity of different micro-organisms to heat varies, but if water is held at 100 °C (212 °F) for one minute, most micro-organisms and viruses are inactivated. Ten minutes at a temperature of 70 °C (158 °F) is also sufficient to inactivate most bacteria.^[1]

Boiling water is also used in several cooking methods including boiling, parboiling, blanching, steaming, and poaching.

The lowest heat flux seen in boiling is only sufficient to cause natural convection, where the warmer fluid rises due to its slightly lower density. This condition occurs only when the superheat is very low, meaning that the hot surface near the fluid is nearly the same temperature as the boiling point.

Nucleate boiling is characterised by the growth of bubbles or pops on a heated surface (heterogeneous nucleation), which rises from discrete points on a surface, whose temperature is only slightly above the temperature of the liquid. In general, the number of nucleation sites is increased by an increasing surface temperature.

พื้นผิวที่ไม่เรียบของภาชนะเดือด (เช่น ความหยาบของพื้นผิวที่เพิ่มขึ้น) หรือสารเติมแต่งในของเหลว (เช่น สารลดแรงตึงผิวและ/หรืออนุภาคนาโน ) ช่วยให้เกิดการเดือดแบบนิวเคลียสในช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้น^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}ในขณะที่พื้นผิวเรียบเป็นพิเศษ เช่น พลาสติก เอื้อต่อการเกิดความร้อนสูงเกินไปภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ของเหลวที่ได้รับความร้อนอาจแสดงอาการเดือดช้าลงและอุณหภูมิอาจสูงกว่าจุดเดือดเล็กน้อยโดยไม่เดือด

การเกิดฟองแบบเอกพันธุ์ (Homogeneous nucleation) ซึ่งฟองอากาศก่อตัวจากของเหลวโดยรอบแทนที่จะเกิดขึ้นบนพื้นผิว สามารถเกิดขึ้นได้หากของเหลวมีอุณหภูมิสูงกว่าตรงกลางและเย็นกว่าที่พื้นผิวของภาชนะ ตัวอย่างเช่น สามารถทำได้ในเตาไมโครเวฟ ซึ่งจะให้ความร้อนแก่น้ำไม่ใช่ภาชนะ

ฟลักซ์ความร้อนวิกฤต (CHF) อธิบายถึงขีดจำกัดทางความร้อนของปรากฏการณ์ที่เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสระหว่างการให้ความร้อน (เช่น การเกิดฟองบนพื้นผิวโลหะที่ใช้ในการให้ความร้อนแก่น้ำ ) ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน ลดลงอย่างกะทันหัน ส่งผลให้พื้นผิวที่ให้ความร้อนร้อนเกินไปเฉพาะจุด เมื่อพื้นผิวที่กำลังเดือดร้อนขึ้นเหนืออุณหภูมิวิกฤต ฟิล์มไอน้ำจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว เนื่องจากฟิล์มไอน้ำนี้มีความสามารถในการนำความร้อนออกจากพื้นผิวน้อยกว่ามาก อุณหภูมิจึงสูงขึ้นอย่างรวดเร็วเกินจุดนี้ไปสู่ สภาวะ การเดือดแบบเปลี่ยน ผ่าน จุดที่เกิดเหตุการณ์นี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของของเหลวที่กำลังเดือดและพื้นผิวที่ให้ความร้อน^{[ 3 ]}

การเดือดแบบเปลี่ยนผ่านอาจนิยามได้ว่าเป็นการเดือดที่ไม่เสถียร ซึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิพื้นผิวระหว่างอุณหภูมิสูงสุดที่สามารถเกิดขึ้นได้ในการเดือดแบบนิวเคลียส และอุณหภูมิต่ำสุดที่สามารถเกิดขึ้นได้ในการเดือดแบบฟิล์ม

การเกิดฟองในของเหลวที่ได้รับความร้อนเป็นกระบวนการทางกายภาพที่ซับซ้อน ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับการเกิดโพรงอากาศและผลกระทบทางเสียง เช่น เสียงฟู่ที่ได้ยินในกาต้มน้ำที่ยังไม่ร้อนถึงจุดที่ฟองอากาศเดือดขึ้นสู่ผิวน้ำ

หากพื้นผิวที่ให้ความร้อนแก่ของเหลวมีอุณหภูมิสูงกว่าของเหลวอย่างมาก จะเกิดการเดือดแบบฟิล์มขึ้น ชั้นไอน้ำบางๆ ซึ่งมีค่าการนำความร้อน ต่ำ จะทำหน้าที่เป็นฉนวนกั้นพื้นผิวของของเหลว สภาวะที่ชั้นไอน้ำกั้นพื้นผิวจากของเหลวนี้เองที่เป็นลักษณะเฉพาะของการเดือดแบบฟิล์ม

"การเดือดแบบสระ" หมายถึงการเดือดที่ไม่มีการไหลเวียนแบบพาความร้อนบังคับ แต่การไหลเวียนเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของความหนาแน่นและอาจอยู่ในสภาวะใดสภาวะหนึ่งที่กล่าวมาข้างต้นก็ได้

“การเดือดแบบไหล” เกิดขึ้นเมื่อของเหลวที่กำลังเดือดไหลเวียน โดยทั่วไปผ่านท่อ^{[ 5 ]}การเคลื่อนที่ของมันสามารถขับเคลื่อนได้ด้วยปั๊ม เช่น ในโรงไฟฟ้า หรือด้วยการไล่ระดับความหนาแน่น เช่น ในเทอร์โมไซฟอนหรือท่อความร้อน การไหลในการเดือดแบบไหลมักจะมีลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์เศษส่วนช่องว่าง ซึ่งบ่งชี้ถึงเศษส่วนของปริมาตรในระบบที่เป็นไอ เราสามารถใช้เศษส่วนนี้และความหนาแน่นเพื่อคำนวณคุณภาพไอซึ่งหมายถึงเศษส่วนมวลที่อยู่ในเฟสแก๊ส การเดือดแบบไหลอาจมีความซับซ้อนมาก โดยมีอิทธิพลอย่างมากจากความหนาแน่น อัตราการไหล และฟลักซ์ความร้อน รวมถึงแรงตึงผิว ระบบเดียวกันอาจมีบริเวณที่เป็นของเหลว แก๊ส และการไหลแบบสองเฟส ระบอบสองเฟสดังกล่าวสามารถนำไปสู่ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่ดีที่สุดของระบบใดๆ ก็ได้

การเดือดแบบจำกัดหมายถึงการเดือดในรูปทรงเรขาคณิตที่จำกัด ซึ่งโดยทั่วไปจะมีลักษณะเฉพาะด้วยเลขบอนด์ที่เปรียบเทียบระยะห่างของช่องว่างกับความยาวของเส้นเลือดฝอย ระบอบการเดือดแบบจำกัดเริ่มมีบทบาทสำคัญเมื่อ Bo < 0.5 ระบอบการเดือดนี้ถูกครอบงำด้วย "ฟองไอน้ำ" ที่เหลืออยู่หลังจากไอน้ำระเหยออกไป^{[ 6 ]}ฟองเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเมล็ดสำหรับการเติบโตของไอน้ำ การเดือดแบบจำกัดโดยทั่วไปจะมีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูงกว่า แต่มีค่า CHF ต่ำกว่าการเดือดแบบสระ CHF เกิดขึ้นเมื่อแรงโมเมนตัมของไอน้ำที่ส่วนต่อประสานสองเฟสสมดุลกับแรงตึงผิวและแรงดันไฮโดรสแตติกที่รวมกัน ทำให้เกิดการเติบโตของจุดแห้งที่ไม่สามารถย้อนกลับได้^{[ 7 ]}การเดือดแบบจำกัดมีแนวโน้มที่ดีเป็นพิเศษสำหรับการระบายความร้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

จุดเดือดของธาตุที่ความดันที่กำหนดเป็นคุณลักษณะเฉพาะของธาตุนั้น หลักการนี้ใช้ได้กับสารประกอบอย่างง่ายหลายชนิด รวมถึงน้ำและแอลกอฮอล์ อย่างง่ายด้วย เมื่อการเดือดเริ่มขึ้นแล้ว และหากการเดือดคงที่และความดันคงที่ อุณหภูมิของของเหลวที่กำลังเดือดก็จะคงที่เช่นกัน คุณลักษณะนี้จึงนำไปสู่การนำจุดเดือดมาใช้เป็นค่ามาตรฐานที่ 100 °C

สารละลายของของเหลวระเหยง่ายจะมีจุดเดือดเฉพาะตัว ทำให้เกิดไอระเหยที่มีส่วนผสมของส่วนประกอบคงที่ ซึ่งเรียกว่าสารละลายเดือดคงที่คุณสมบัตินี้ทำให้สามารถแยกสารละลายของของเหลวออกจากกันได้ หรือแยกออกบางส่วนได้โดยการต้ม และเป็นที่รู้จักกันดีในฐานะวิธีการแยกเอทานอลออกจากน้ำ

ระบบทำความเย็นส่วนใหญ่และเครื่องปรับอากาศ บางประเภท ทำงานโดยการอัดแก๊สให้กลายเป็นของเหลว แล้วปล่อยให้เดือด กระบวนการนี้จะดูดความร้อนจากสภาพแวดล้อม ทำให้ตู้เย็นหรือตู้แช่แข็งเย็นลง หรือทำให้อากาศที่เข้ามาในอาคารเย็นลง ของเหลวที่ใช้โดยทั่วไป ได้แก่โพรเพ นแอมโมเนียคาร์บอนไดออกไซด์หรือไนโตรเจน

การทำให้น้ำเดือดที่อุณหภูมิ 100 °C (212 °F) เป็นวิธีเก่าแก่และมีประสิทธิภาพที่สุดในการฆ่าเชื้อโรคในน้ำ เนื่องจากไม่ส่งผลต่อรสชาติ มีประสิทธิภาพแม้จะมีสิ่งปนเปื้อนหรืออนุภาคอยู่ในน้ำ และเป็นกระบวนการขั้นตอนเดียวที่กำจัดจุลินทรีย์ ส่วนใหญ่ ที่ก่อให้เกิดโรคเกี่ยวกับลำไส้^{[ 8 ]}จุดเดือดของน้ำอยู่ที่ 100 °C (212 °F) ที่ระดับน้ำทะเลและความดันบรรยากาศปกติ^{[ 9 ]}ในสถานที่ที่มี ระบบ กรองน้ำ ที่เหมาะสม แนะนำให้ใช้วิธีนี้เฉพาะในกรณีฉุกเฉินหรือเพื่อการผลิตน้ำดื่มในพื้นที่ทุรกันดารหรือในชนบทเท่านั้น เนื่องจากไม่สามารถกำจัดสารพิษทางเคมีหรือสิ่งเจือปนได้^{[ 10 ] [ 11 ]}

การกำจัดจุลินทรีย์ด้วยการต้มเป็นไปตามจลนศาสตร์อันดับหนึ่ง กล่าว คือ ที่อุณหภูมิสูงจะใช้เวลาน้อยกว่า และที่อุณหภูมิต่ำจะใช้เวลานานขึ้น ความไวต่อความร้อนของจุลินทรีย์แตกต่างกัน ที่อุณหภูมิ 70 °C (158 °F) เชื้อ Giardia (ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคจิอาร์เดียซิส ) อาจใช้เวลาสิบนาทีในการทำลายอย่างสมบูรณ์ จุลินทรีย์ที่ส่งผลต่อลำไส้ส่วนใหญ่และE. coli ( โรคกระเพาะและลำไส้อักเสบ ) ใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งนาที ที่จุดเดือดVibrio cholerae ( โรคอหิวาต์ ) ใช้เวลาสิบวินาที และไวรัสตับอักเสบเอ (ซึ่งเป็นสาเหตุของอาการตัวเหลือง ) ใช้เวลาหนึ่งนาที การต้มไม่ได้รับประกันว่าจะกำจัดจุลินทรีย์ทั้งหมด สปอร์ของแบคทีเรียClostridiumสามารถอยู่รอดได้ที่ 100 °C (212 °F) แต่ไม่แพร่กระจายในน้ำหรือส่งผลต่อลำไส้ ดังนั้นเพื่อสุขภาพของมนุษย์การฆ่าเชื้อน้ำอย่างสมบูรณ์จึงไม่จำเป็น^{[ 8 ]}

คำแนะนำแบบดั้งเดิมในการต้มน้ำเป็นเวลาสิบนาทีนั้นมีไว้เพื่อความปลอดภัยเพิ่มเติมเป็นหลัก เนื่องจากจุลินทรีย์จะเริ่มถูกกำจัดที่อุณหภูมิสูงกว่า 60 °C (140 °F) และการต้มน้ำจนถึงจุดเดือดก็เป็นตัวบ่งชี้ที่มีประโยชน์ที่สามารถมองเห็นได้โดยไม่ต้องใช้เทอร์โมมิเตอร์และเมื่อถึงเวลานั้น น้ำก็จะได้รับการฆ่าเชื้อแล้ว แม้ว่าจุดเดือดจะลดลงเมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น แต่ก็ไม่มากพอที่จะส่งผลกระทบต่อกระบวนการฆ่าเชื้อ^{[ 8 ] [ 12 ]}

การต้มเป็นวิธีการปรุงอาหารในน้ำ เดือด หรือของเหลวที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ เช่นน้ำสต๊อกหรือนม^{[ 13 ]} การเคี่ยวคือการต้มอย่างเบา ๆ ในขณะที่การต้มแบบลวกนั้นของเหลวที่ใช้ในการปรุงอาหารจะเคลื่อนที่แต่แทบจะไม่เดือดเลย^{[ 14 ]}

โดยทั่วไปจุดเดือดของน้ำจะอยู่ที่ 100 °C (212 °F; 373 K) โดยเฉพาะที่ระดับน้ำทะเล ความดันและการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของของเหลวอาจทำให้จุดเดือดของของเหลวเปลี่ยนแปลงไป การปรุงอาหาร ที่ระดับความ สูงมาก มักใช้เวลานานกว่า เนื่องจากจุดเดือดเป็นฟังก์ชันของความดันบรรยากาศที่ระดับความสูงประมาณ 1 ไมล์ (1,600 เมตร) น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิประมาณ 95 °C (203 °F; 368 K) ^{[ 15 ]}ขึ้นอยู่กับชนิดของอาหารและระดับความสูง น้ำเดือดอาจไม่ร้อนพอที่จะปรุงอาหารได้อย่างเหมาะสม^{[ 16 ]}ในทำนองเดียวกัน การเพิ่มความดัน เช่น ในหม้อความดันจะทำให้อุณหภูมิของอาหารสูงกว่าจุดเดือดในอากาศเปิด

หรือที่รู้จักกันในชื่อ "ต้มในถุง" วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนหรือปรุงอาหารสำเร็จรูปที่ปิดผนึกในถุงพลาสติกหนา ถุงที่บรรจุอาหาร ซึ่งมักจะเป็นอาหารแช่แข็ง จะถูกแช่ในน้ำเดือดตามเวลาที่กำหนด^{[ 17 ]}อาหารที่ได้สามารถเตรียมได้สะดวกยิ่งขึ้น เนื่องจากไม่ต้องใช้หม้อหรือกระทะในการปรุง อาหารประเภทนี้มีให้เลือกทั้งสำหรับการตั้งแคมป์และการรับประทานอาหารที่บ้าน

ที่อุณหภูมิใดๆ โมเลกุลในของเหลวจะมีพลังงานจลน์ที่แตกต่างกัน อนุภาคที่มีพลังงานสูงบางส่วนบนพื้นผิวของเหลวอาจมีพลังงานมากพอที่จะหลุดพ้นจากแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลวและกลายเป็นแก๊ส กระบวนการนี้เรียกว่าการระเหย

การระเหยเกิดขึ้นเฉพาะที่ผิวหน้า ในขณะที่การเดือดเกิดขึ้นทั่วทั้งของเหลว เมื่อของเหลวถึงจุดเดือด ฟองก๊าซจะก่อตัวขึ้นภายในของเหลวและลอยขึ้นสู่ผิวหน้าแล้วแตกกระจายในอากาศ กระบวนการนี้เรียกว่าการเดือด หากของเหลวที่กำลังเดือดได้รับความร้อนมากขึ้น อุณหภูมิจะไม่สูงขึ้น แต่ของเหลวจะเดือดเร็วขึ้นกว่าเดิม

This distinction is exclusive to the liquid-to-gas transition; any transition directly from solid to gas is always referred to as sublimation regardless of whether it is at its boiling point or not.

• Enthalpy of vaporization
• Explosive boiling
• Phase diagram
• Phase transition
• Recovery time (culinary)