- Какая точка кипения?
- Как рассчитывается точка кипения?
- Примеры температуры кипения
- Температура плавления
- Точка замерзания
- Точка плавления и точка кипения воды
Мы объясняем, что такое точка кипения и как она рассчитывается. Примеры температуры кипения. Температура плавления и замерзания.
Какая точка кипения?
Точка кипения - это температура к которому Давление пар из жидкость (давление, оказываемое газовой фазой на жидкую фазу в замкнутой системе при определенной температуре), равно давлению, окружающему жидкость. Когда это происходит, жидкость превращается в газ.
Температура кипения - это свойство, которое сильно зависит от давления окружающей среды. Жидкость, находящаяся под очень высоким давлением, будет иметь более высокую температуру кипения, чем если бы мы подвергли ее более низкому давлению, то есть ей потребуется больше времени для испарения, когда она подвергнется воздействию высокого давления. Из-за этих изменений точки кипения IUPAC определил стандартную точку кипения: это температура, при которой жидкость превращается в пар под давлением 1 бар.
Важным моментом является то, что температуру кипения вещества нельзя увеличивать бесконечно. Когда мы повышаем температуру жидкости до точки кипения и продолжаем ее повышать, мы достигаем температуры, называемой «критической температурой». Критическая температура - это температура, выше которой газ не может быть превращен в жидкость при повышении давления, то есть его нельзя сжижать. При этой температуре нет определенной жидкой фазы или паровой фазы.
Температура кипения у каждого вещества разная. Это свойство зависит от молекулярной массы субстанция и тип межмолекулярных сил, которые он представляет (водородная связь, постоянный диполь, индуцированный диполь), который, в свою очередь, зависит от того, является ли вещество полярным ковалентным или неполярно ковалентным (неполярным).
Когда температура вещества ниже точки кипения, только часть его молекулы расположенный на его поверхности будет иметь Энергия достаточно, чтобы нарушить поверхностное натяжение жидкости и уйти в паровую фазу. С другой стороны, когда в систему подается тепло, увеличивается энтропия системы (склонность к беспорядку частиц системы).
Как рассчитывается точка кипения?
Используя уравнение Клаузиуса-Клапейрона, можно охарактеризовать фазовые переходы системы, состоящей из одного компонента. Это уравнение может использоваться для расчета температуры кипения веществ и применяется следующим образом:
Где:
P1 - давление, равное 1 бар, или в атмосферах (0,986923 атм)
T1 - это температура кипения (точка кипения) компонента, измеренная при давлении 1 бар (P1) и выраженная в градусах Кельвина (K).
P2 - давление пара компонента, выраженное в барах или атм.
T2 - это температура компонента (выраженная в градусах Кельвина), при которой измеряется давление пара P2.
𝚫H - изменение энтальпии испарение среднее значение для рассчитываемого диапазона температур. Он выражается в Дж / моль или в эквивалентных единицах энергии.
R - газовая постоянная, эквивалентная 8,314 Дж / кмоль.
ln - натуральный логарифм
Температура кипения (точка кипения) T1 очищается.
Примеры температуры кипения
Некоторые известные и зарегистрированные точки кипения при нормальном давлении (1 атм) следующие:
- Воды: 100 ºC
- Гелий: -268,9 ºC
- Водород: -252,8 ºC
- Кальций: 1484 ºC
- Бериллий: 2471 ºC
- Кремний: 3265 ºC
- Углерод в виде графита: 4827 ºC
- Бор: 3927 ºC
- Молибден: 4639 ºC
- Осмий: 5012 ºC
- Вольфрам: 5930 ºC
Температура плавления
Точка плавления - это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое.
Температура, при которой твердое тело превращается в жидкость, называется точкой плавления, и во время фазового перехода твердое тело-жидкость температура поддерживается постоянной. В этом случае тепло поступает в систему до тех пор, пока ее температура не поднимется достаточно для того, чтобы система движение его частицы в твердой структуре больше, что заставляет их разделяться и течь в сторону жидкой фазы.
Точка плавления также зависит от давления и обычно равна температуре замерзания вещества (при которой жидкость становится твердой при достаточном охлаждении) для большинства вещества.
Точка замерзания
Точка замерзания противоположна точке плавления, то есть температуре, при которой жидкость сжимается, ее частицы теряют движение и приобретают структура более жесткие, устойчивые к деформации и с памятью формы (уникальны для веществ в твердое состояние). То есть это температура, при которой жидкость превращается в твердое тело. Слияние требует поставки калорийная энергия в систему, а при замораживании требуется отвод тепловой энергии (охлаждение).
С другой стороны, точка замерзания также зависит от давления. Примером может служить то, что происходит, когда вода охлаждается до температуры от 0ºC до 1 атм, когда она замерзает и превращается в лед. Если его охладить до давления, сильно отличающегося от 1 атм, результат может сильно отличаться, например, если давление намного выше, может потребоваться время, чтобы замерзнуть, поскольку его точка замерзания снизится.
Точка плавления и точка кипения воды
Воду часто используют в качестве эталона при измерении точек плавления и кипения веществ. В целом, при нормальном давлении его температура кипения составляет 100 ° C, а температура плавления составляет 0 ° C (в случае льда). Это может сильно отличаться в тех случаях, когда Воды в нем растворены другие вещества, жидкие или твердые, например морская вода, богатая солями, что изменяет ее физические и химические свойства.
Также очень заметно влияние давления. Известно, что при 1 атм температура кипения воды составляет 100 ºC, но, подняв ее до 0,06 атм, мы с удивлением заметим, что кипение происходит при 0 ºC (вместо замерзания).