Forráspont és hőmérséklet: kritikus, telítési, desztillációs hőmérséklet kapcsolat

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:-

CodeCogsEqn 5

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.

forráspont és hőmérséklet
A tej felforralása;
Kép: pixabay

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.

pot g0380911b6 640
A víz forráspontja;
Kép: pixabay

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.

főzés g06de0f8de 640
A gőz ugyanazon a hőmérsékleten folyékony formává alakul vissza;
Kép: pixabay

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:

Írj hozzászólást