σημείο βρασμού

Εξηγούμε ποιο είναι το σημείο βρασμού και πώς υπολογίζεται. Παραδείγματα σημείου βρασμού. Σημείο τήξης και πήξης.

Σε κανονική πίεση (1 atm), το σημείο βρασμού του νερού είναι 100 ° C.

Ποιο είναι το σημείο βρασμού;

Το σημείο βρασμού είναι το θερμοκρασία στο οποίο το Πίεση ατμός από υγρό (η πίεση που ασκεί η αέρια φάση στην υγρή φάση σε ένα κλειστό σύστημα σε μια ορισμένη θερμοκρασία) είναι ίση με την πίεση που περιβάλλει το υγρό. Όταν συμβεί αυτό, το υγρό μετατρέπεται σε αέριο.

Το σημείο βρασμού είναι μια ιδιότητα που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την πίεση του περιβάλλοντος. Ένα υγρό που υποβάλλεται σε πολύ υψηλή πίεση θα έχει υψηλότερο σημείο βρασμού από ό,τι αν το υποβάλουμε σε χαμηλότερες πιέσεις, δηλαδή θα χρειαστεί περισσότερος χρόνος για να εξατμιστεί όταν υποβάλλεται σε υψηλές πιέσεις. Λόγω αυτών των διακυμάνσεων του σημείου βρασμού, το IUPAC όρισε το τυπικό σημείο βρασμού: είναι η θερμοκρασία στην οποία ένα υγρό μετατρέπεται σε ατμό σε πίεση 1 bar.

Ένα σημαντικό σημείο είναι ότι το σημείο βρασμού μιας ουσίας δεν μπορεί να αυξηθεί επ' αόριστον. Όταν αυξάνουμε τη θερμοκρασία ενός υγρού για να περάσει το σημείο βρασμού του και συνεχίζουμε να το αυξάνουμε, φτάνουμε σε μια θερμοκρασία που ονομάζεται «κρίσιμη θερμοκρασία». Η κρίσιμη θερμοκρασία είναι η θερμοκρασία πάνω από την οποία το αέριο δεν μπορεί να μετατραπεί σε υγρό αυξάνοντας την πίεση, δηλαδή δεν μπορεί να υγροποιηθεί. Σε αυτή τη θερμοκρασία, δεν υπάρχει καθορισμένη υγρή φάση ή φάση ατμού.

Το σημείο βρασμού είναι διαφορετικό για κάθε ουσία. Αυτή η ιδιότητα εξαρτάται από τη μοριακή μάζα του ουσία και το είδος των διαμοριακών δυνάμεων που παρουσιάζει (δεσμός υδρογόνου, μόνιμο δίπολο, επαγόμενο δίπολο), το οποίο με τη σειρά του εξαρτάται από το αν η ουσία είναι πολική ομοιοπολική ή μη πολική ομοιοπολική (μη πολική).

Όταν η θερμοκρασία μιας ουσίας είναι κάτω από το σημείο βρασμού της, μόνο ένα μέρος της μόρια που βρίσκεται στην επιφάνειά του θα έχει Ενέργεια αρκετά για να σπάσει την επιφανειακή τάση του υγρού και να διαφύγει στη φάση ατμού. Από την άλλη πλευρά, όταν παρέχεται θερμότητα στο σύστημα, υπάρχει αύξηση του εντροπία του συστήματος (τάση για αταξία των σωματιδίων του συστήματος).

Πώς υπολογίζεται το σημείο βρασμού;

Χρησιμοποιώντας την εξίσωση Clausius-Clapeyron, μπορούν να χαρακτηριστούν οι μεταβάσεις φάσης ενός συστήματος που αποτελείται από ένα μόνο στοιχείο. Αυτή η εξίσωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του σημείου βρασμού των ουσιών και εφαρμόζεται ως εξής:

Που:

P1 είναι η πίεση ίση με 1 bar, ή σε ατμόσφαιρες (0,986923 atm)

T1 είναι η θερμοκρασία βρασμού (σημείο βρασμού) του συστατικού, μετρούμενη σε πίεση 1 bar (P1) και εκφρασμένη σε βαθμούς Kelvin (K).

P2 είναι η τάση ατμών του συστατικού που εκφράζεται σε bar ή σε atm.

T2 είναι η θερμοκρασία του συστατικού (εκφρασμένη σε βαθμούς Kelvin) στην οποία μετράται η τάση ατμών P2.

𝚫H είναι η μεταβολή της ενθαλπίας του εξάτμιση μέσο όρο στο εύρος θερμοκρασίας που υπολογίζεται. Εκφράζεται σε J / mol ή ισοδύναμες μονάδες ενέργειας.

R είναι η σταθερά αερίου που ισοδυναμεί με 8,314 J / Kmol

Το ln είναι ο φυσικός λογάριθμος

Η θερμοκρασία βρασμού (σημείο βρασμού) T1 καθαρίζεται

Παραδείγματα σημείου βρασμού

Ορισμένα γνωστά και καταγεγραμμένα σημεία βρασμού υπό κανονικές συνθήκες πίεσης (1 atm) είναι τα εξής:

  • Νερό: 100 ºC
  • Ήλιο: -268,9 ºC
  • Υδρογόνο: -252,8 ºC
  • Ασβέστιο: 1484 ºC
  • Βηρύλλιο: 2471 ºC
  • Πυρίτιο: 3265 ºC
  • Άνθρακας σε μορφή γραφίτη: 4827 ºC
  • Βόριο: 3927 ºC
  • Μολυβδαίνιο: 4639 ºC
  • Όσμιο: 5012 ºC
  • Βολφράμιο: 5930 ºC

Σημείο τήξης

Το σημείο τήξης είναι η θερμοκρασία στην οποία μια ουσία αλλάζει από στερεή σε υγρή κατάσταση.

Η θερμοκρασία στην οποία ένα στερεό μετατρέπεται σε υγρό ονομάζεται σημείο τήξης και κατά τη μετάβαση φάσης στερεού-υγρού η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή. Σε αυτή την περίπτωση, η θερμότητα παρέχεται στο σύστημα έως ότου η θερμοκρασία του ανέβει αρκετά ώστε το σύστημα κίνηση του σωματίδια στη στερεά δομή είναι μεγαλύτερη, γεγονός που προκαλεί το διαχωρισμό τους και τη ροή τους προς την υγρή φάση.

Το σημείο τήξης εξαρτάται επίσης από την πίεση και είναι γενικά ίσο με το σημείο πήξης της ύλης (στο οποίο ένα υγρό γίνεται στερεό όταν ψύχεται αρκετά) για τους περισσότερους ουσίες.

Σημείο πήξης

Το σημείο πήξης είναι το αντίθετο από το σημείο τήξης, δηλαδή η θερμοκρασία στην οποία ένα υγρό συστέλλεται, τα σωματίδια του χάνουν την κίνηση και αποκτούν δομή πιο άκαμπτο, ανθεκτικό στην παραμόρφωση και μνήμη σχήματος (μοναδικό στις ουσίες που περιέχονται Στερεάς κατάστασης). Είναι δηλαδή η θερμοκρασία στην οποία το υγρό μετατρέπεται σε στερεό. Η συγχώνευση απαιτεί προμήθεια θερμιδική ενέργεια στο σύστημα, ενώ η κατάψυξη απαιτεί αφαίρεση θερμικής ενέργειας (ψύξη).

Από την άλλη πλευρά, το σημείο πήξης εξαρτάται και από την πίεση. Ένα παράδειγμα είναι τι συμβαίνει όταν το νερό ψύχεται σε θερμοκρασία 0ºC έως 1 atm, όταν παγώνει και μετατρέπεται σε πάγο. Εάν ψύχεται σε πίεση πολύ διαφορετική από 1 atm, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό, για παράδειγμα, εάν η πίεση είναι πολύ υψηλότερη, μπορεί να χρειαστεί χρόνος για να παγώσει, καθώς το σημείο πήξης του μειώνεται.

Σημείο τήξης και σημείο βρασμού του νερού

Το νερό χρησιμοποιείται συχνά ως πρότυπο κατά τη μέτρηση των σημείων τήξης και βρασμού των ουσιών. Σε γενικές γραμμές, σε κανονική πίεση, το σημείο βρασμού του είναι 100ºC και το σημείο τήξης του είναι 0ºC (στην περίπτωση του πάγου). Αυτό μπορεί να διαφέρει πολύ σε περιπτώσεις όπου το Νερό έχουν άλλες ουσίες διαλυμένες σε αυτό, υγρές ή στερεές, όπως το θαλασσινό νερό, πλούσιο σε άλατα, το οποίο τροποποιεί τις φυσικές και χημικές του ιδιότητες.

Η επίδραση της πίεσης είναι επίσης πολύ αισθητή. Είναι γνωστό ότι σε 1 atm το σημείο βρασμού του νερού είναι 100 ºC, αλλά αν το βρούμε στους 0,06 atm θα εκπλαγούμε αν παρατηρούσαμε ότι ο βρασμός συμβαίνει στους 0 ºC (αντί για την κατάψυξη).

!-- GDPR -->