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，加熱部件結垢嚴重。
細心的網(wǎng)友可能會(huì )發(fā)現，這些水垢多是出現在水壺底部、熱水器加熱棒上（注意：現在的電水壺加熱部件都是鋪在水壺底部），內膽內壁有水垢，但是卻少了很多。這是為什么呢？
現在開(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，因為非常方便。但是開(kāi)水瓶加熱棒非常危險，經(jīng)常出現著(zhù)火事件，所以大學(xué)寢室管得很?chē)栏瘛?/div>
水垢對加熱棒的危害
隨著(zhù)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(cháng)，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，從而降低了熱傳導的速度。
這是因為水垢由碳酸鈣、硫酸鎂等組成，它們的導熱性能比加熱金屬部件差很多。銅和鐵的導熱率分別為385和79.5W/m K，但水垢的導熱率只有0.5-3 W/m K，相差幾十到數百倍。所以加熱棒或水壺底部附著(zhù)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，難以傳導給水，導致加熱部件局部溫度急劇升高，影響安全運行。
尤其是在北方，水硬度較大，水垢量非常大，需要及時(shí)對水壺和熱水器進(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垢就是因為鈣鎂離子就會(huì )以結晶沉淀析出，包裹在加熱部件表面。
在燒開(kāi)水時(shí)，我們會(huì )發(fā)現水壺底部或者是加熱棒上，不斷有氣泡產(chǎn)生，這是因為熱源溫度高，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，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，這是因為有水垢的加熱棒的表面有更多的氣孔且更親水，這就為氣泡的形成提供了足夠數量的活性位點(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 )出現水垢，并不只是水壺底部才有。
產(chǎn)生水垢的罪魁禍首是水中鈣離子和鎂離子，表現為鈣鹽和鎂鹽的析出。這些鈣鹽和鎂鹽多數可以附著(zhù)在加熱棒上；而以白色懸浮物的形式出現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(guān)。
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。
用傳統結晶理論的解釋就是，結垢是一個(gè)鈣鹽鎂鹽結晶析出的過(guò)程，且非均相結晶析出比均相結晶在能量上來(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晶，結垢所需要的能量低，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合才能形成更大的晶體從而析出，屬于均相結晶，結垢所需要的能量高。由于燒開(kāi)水時(shí)，水溫升高太快，給均相結晶提供了能量。盡管非均相結晶所需的能量低，均相結晶所需的能量高，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 )出現大量水垢。
另外，水壺和熱水器的內壁會(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壁也可以作為非均相結晶的成核位點(diǎn)。不過(guò)內壁不能加熱產(chǎn)生氣泡，所以積累的水垢會(huì )比加熱棒上相對少很多。
