Ebben a cikkben a forráspont és a hőmérséklet közötti összefüggésről fogunk elmélkedni, betekintést nyerve a különböző körülményekbe.
Csakúgy, mint az olvadáspont, a folyadék forráspontja az a hőmérséklet, amelyet a folyadék a folyadéknak szolgáltatott hőenergia alkalmazása révén ér el, hogy fázisát folyékonyból gáz halmazállapotúvá változtassa.
Forráspont és hőmérséklet kapcsolat
A folyadék forráspontja és hőmérséklete közötti összefüggést a Clausius-Clapeyron egyenlet adja meg:-
Ahol T2 az a hőmérséklet, amelyen a folyadék forrni kezd
T1 a folyadék forráspontja
R egy ideális gázállandó, amely 8.314 J/mol K
P jelentése a folyadék gőznyomása
P0 a T-nek megfelelő nyomás2
ΔHgőz egy folyadék párolgási hője
A Clausius-Clapeyron egyenlet a hőmérséklet és a nyomásviszonyok közötti összefüggést ábrázolja a fázisegyensúly mentén.
A forráspont egyenletét a fenti egyenletből a következőképpen írhatjuk fel
T1=1/T2-R ln P/P0 ΔHgőz -1
Eszerint a folyadék forráspontja közvetlenül függ a folyadék hőmérsékletétől.
A párolgási hő az a hőenergia mennyisége, amely egységnyi térfogatú folyadékhoz szükséges ahhoz, hogy azt gőzzé alakítsa, állandó hőmérsékleten tartva.
Read more on 15+ példa a sugárzó energiáról a hőenergiára: részletes magyarázatok.
Példa: Számítsa ki a só és a víz légköri nyomáson tartott keverékének forráspontját. A keverék forráspontja 110 Celsius fok, gőznyomása 4.24 atm. A párolgási hő 3420 J/g.
Adott: T = 1100 C
R=8.314 J/mol K
P = 4.24 atm
P0 = 1 atm
ΔHgőz= 3420 J/g
A forráspont a folyadék mennyiségét a reláció adja meg
TB=1/T – R ln P/P0 ΔHgőz-1
Ahol TB az oldat forráspontja.
Az összes értéket beillesztve a fenti egyenletbe, azt kapjuk,
TB=1/110 – 8.314 ln 4.24/1 3420 -1
=1/110-8.314*1.445 * 3420-1
=9.09-3.51 * 10-3-1
=(5.58 * 10-3 )-1
= 103 * 5.58
=179.21 C
Ez a só és víz keverékének felforralása.
A a forráspont a hőmérséklettől és a nyomástól függ és a folyadék párolgáshője. Magasabb tengerszint feletti magasságban a víz felforralásához szükséges idő rövidebb, mint a víz felforrásához szükséges szokásos idő, mivel a magas hegyvidéki területen nagyobb a nyomás, és ezért a víz alacsony hőmérsékleten forr.
Read more on 20+ kritikus példa a párolgásra a mindennapi életben magyarázatokkal, GYIK.
Forráspont és kritikus hőmérséklet
Ahogy a folyadékba szállított hőenergia növekszik, a folyadék hőmérséklete megemelkedik. Ez a hőenergia szükséges ahhoz, hogy az atomok közötti kovalens kötések felszakadjanak, amelyek elengedhetetlenek a folyadék fázisának gázneművé alakításához.
Egy bizonyos ponton azt a hőmérsékletet, amelyet a folyadék felvesz a fázis megváltoztatásához, kritikus hőmérsékletnek nevezzük. Ezalatt a folyadék hőmérséklete nem emelkedik tovább, és a hőenergia a folyadék forralása során keletkező gőzzel együtt szabadul fel.
Minden folyadék forráspontja és kritikus hőmérséklete változó. Ennek az az oka, hogy az atomok közötti kötések kialakulásához szükséges energia változó, így a különböző kémiai komponensek közötti kötések megszakításához a varianciás energiamennyiség szükséges.
Egy egyszerű példa, amit tudok mondani, a tej felforralása és egy kis víz hozzáadása. Amikor a hőmérséklet eléri a 100 fokot0 C, a tejtartályban lévő víz elpárolog, visszahagyja a tejet, majd egy idő után a tej forrni kezd.
Read more on 25+ folyadéksúrlódási példa: Betekintések és kritikus GYIK.
Forráspont és telítési hőmérséklet
A telítési hőmérséklet az a végső hőmérséklet, amely fölé a folyadék hőmérséklete nem emelkedhet. Valójában ez a folyadék forráspontja, az a hőmérséklet, amelyen a folyadék fázisváltozása következik be.
A telítési hőmérséklet elérése után a folyadék hőmérséklete nem emelkedik tovább. Ennek az az oka, hogy a folyadékba juttatott külső hőenergia a fázisváltási folyamat során leadódik. Ezt az energiát megragadják a keletkező gőzök és felfelé párolognak el.
Tudja, hogy a víz 100 Celsius-fokon elkezd forrni, és tovább emelheti a hőmérsékletet 100.52 Celsius-fokra. A víz forráspontjának ez az emelkedése egy telítési hőmérséklet, ameddig a víz fel tud forrni. Hasonlóképpen, a kezdeti hőmérséklet, amelyen a benzin forr, 35 Celsius fok vagy 950 F és a végső forráspont 2000C vagy 3950F.
A telítési hőmérsékleten túl a folyadék forráshőmérséklete nem fog tovább emelkedni, mivel a hőenergia a folyadék molekuláihoz kerül, amelyek ezt a többletenergiát veszik fel, és a folyadékból a formában távoznak. a gőzöktől.
Read more on Sugárzási hőátadási példák: Kritikus tények.
Forráspont és desztillációs hőmérséklet
Desztillációnak nevezzük azt a folyamatot, amelynek során a folyadékot gőz formává alakítják, majd a gőzöket kondenzációkor visszaállítják folyékony állapotba. Azt az állandó hőmérsékletet, amelyen a folyadék gőzzé alakul, majd visszafolyik, desztillációs hőmérsékletnek nevezzük.
Ezzel a módszerrel elválasztják a folyadékot a keveréktől, vagy eltávolítják a szennyeződéseket a folyadékból. Mivel a folyadék által felvett hőenergia elegendő, a folyadék hőmérséklete eléri a forráspontot. A továbbiakban a gőz gőzök formájában keletkezik, amelyek függőlegesen felfelé párolognak el. Ezt az elpárolgott gőzt a tartályban gyűjtik össze, bizonyos nyomáson tartva, hogy ezek a gőzök kondenzálva folyékony halmazállapotúvá váljanak.
Biztosan észrevetted, hogy a gőz a serpenyő fedelén gyűlt össze a curry főzése közben. A curryhez hozzáadott vizet gőz formájában adjuk ki, miután a hőmérséklet eléri a forráspontot vízből. A fedélen összegyűlt gőz ezután visszakerül a fő tartályba úgy, hogy a gőzt ismét a vízbe kondenzálja. Ez a folyamat addig folytatódik, amíg a curry hőmérséklete elég magas nem lesz ahhoz, hogy a vízmolekulák hőenergiáját ellássák, hogy kikerüljenek a curryből.
Read more on Hogyan történik a sugárzás hőátadása: Kimerítő magyarázat.
Gyakran ismételt kérdések
Mennyivel változik 150 ml víz forráspontja, ha 25 gramm sót adunk hozzá 44 °C-on?0C?
Tegyük fel a víz sűrűségét 44 °C hőmérsékleten0C értéke 0.8 g/ml.
A víz forráspont-emelkedési állandója
kb= 0.570C
A nátrium atomtömege 22.99
A klór atomtömege 35.45
Ezért a NaCl atomtömege 22.99 + 35.45 = 58.44
Ezért a forrásban lévő vízhez hozzáadott mol só
Mól NaCl = 25 g*1 mol/58.44 g
Mól NaCl = 0.4278 mol
A víz tömege T=44 hőmérsékleten0C jelentése
Sűrűség ϱ =M/V
Ezért M= ϱV
M = 0.8 x 150 = 0.12 kg
Az oldott anyag molalitása az oldószerben a
m = oldott anyag mol/oldószer tömege
m = 0.4278/0.12 = 3.565 mol/kg
A forráspont-hőmérséklet változását a só vízhez adásakor a következő képlet adja meg:
Δ T=ikbm
Ahol i egy Van't Hoff-tényező, amelyet az oldott anyag disszociációjának mértékeként határozunk meg az oldószerben. Itt az oldott anyag nátrium-klorid, a víz pedig oldószer. Ezért a NaCl-ból két ion disszociál a vízben, és teljesen feloldódik a vízben. Ezért a Van't Hoff-tényező itt 2.
ΔT=2*0.51*3.565=3.630C
Ezért a víz forráspontja 3.65-re emelkedik0C.
A keverék forráspontja 104.150C.
A szennyeződések jelenléte a folyadékban növeli a forráspontját?
Ez határozottan az igazság; a folyadékban lévő szennyeződések növelik a forráspontot.
A folyadékba juttatott hőenergiát a folyadékban lévő szennyeződések veszik fel, így megemelkedik a folyadék forrásához szükséges hőmérséklet.
Ha 28 °C hőmérsékletű „X” oldatot ad hozzá0 C-ot a 65 °C-on elért forrásban lévő 'X' oldathoz0 C, akkor az oldat forráspontja eltér?
Minden oldat forráspontja mindig ugyanaz, és csak akkor változhat, ha a folyadék nyomása eltérő.
A forrásban lévő oldathoz képest alacsony hőmérsékletű oldat hozzáadásakor a hőenergia a tartályban lévő hozzáadott oldathoz kerül. A forráspont eléréséhez több hőenergiára lesz szükség, de a forráspont hőmérséklete változatlan marad.
Is Read:
- Olvadáspont és hőmérséklet
- Növekszik-e a harmatpont a hőmérséklettel
- Hogyan számítsuk ki a sűrűséget különböző hőmérsékleteken
- A hőmérséklet kiterjedt tulajdonság
- Diffúzió és hőmérséklet
- A hőmérséklet fizikai tulajdonság?
Szia, Akshita Mapari vagyok. M.Sc. a fizikában. Dolgoztam olyan projekteken, mint a szelek és hullámok numerikus modellezése ciklon alatt, játékok fizikája és gépesített izgatógépek a vidámparkban, klasszikus mechanika alapján. Végeztem egy tanfolyamot az Arduino-ról, és végrehajtottam néhány mini projektet az Arduino UNO-n. Mindig szeretek új zónákat felfedezni a tudomány területén. Én személy szerint úgy gondolom, hogy a tanulás lelkesebb, ha kreativitással tanulunk. Ezen kívül szeretek olvasni, utazni, gitározni, sziklákat és rétegeket azonosítani, fotózni és sakkozni.