- Kāda ir viršanas temperatūra?
- Kā tiek aprēķināta viršanas temperatūra?
- Vārīšanās temperatūras piemēri
- Kušanas punkts
- Sasalšanas punkts
- Kušanas temperatūra un ūdens viršanas temperatūra
Mēs izskaidrojam, kas ir viršanas temperatūra un kā to aprēķina. Vārīšanās temperatūras piemēri. Kušanas un sasalšanas punkts.
Kāda ir viršanas temperatūra?
Viršanas temperatūra ir temperatūra uz kuru Spiediens tvaiks no šķidrums (spiediens, ko gāzes fāze iedarbojas uz šķidro fāzi slēgtā sistēmā noteiktā temperatūrā) ir vienāds ar spiedienu, kas ieskauj šķidrumu. Kad tas notiek, šķidrums pārvēršas gāzē.
Viršanas temperatūra ir īpašība, kas lielā mērā ir atkarīga no apkārtējās vides spiediena. Šķidrumam, kas pakļauts ļoti augstam spiedienam, būs augstāka viršanas temperatūra nekā tad, ja mēs to pakļaujam zemākam spiedienam, tas ir, tas prasīs ilgāku laiku, lai iztvaikotu, ja tas ir pakļauts augstam spiedienam. Šo viršanas temperatūras izmaiņu dēļ IUPAC noteica standarta viršanas temperatūru: tā ir temperatūra, kurā šķidrums pārvēršas tvaikos pie 1 bāra spiediena.
Svarīgi ir tas, ka vielas viršanas temperatūru nevar paaugstināt bezgalīgi. Kad mēs paaugstinām šķidruma temperatūru, lai sasniegtu tā viršanas temperatūru, un joprojām turpinām to paaugstināt, mēs sasniedzam temperatūru, ko sauc par "kritisko temperatūru". Kritiskā temperatūra ir temperatūra, virs kuras gāzi nevar pārveidot par šķidrumu, palielinot spiedienu, tas ir, to nevar sašķidrināt. Šajā temperatūrā nav noteiktas šķidrās fāzes vai tvaika fāzes.
Viršanas temperatūra katrai vielai ir atšķirīga. Šī īpašība ir atkarīga no molekulmasas viela un tās radīto starpmolekulāro spēku veids (ūdeņraža saite, pastāvīgais dipols, inducētais dipols), kas savukārt ir atkarīgs no tā, vai viela ir polāra kovalenta vai nepolāra kovalenta (nepolāra).
Kad vielas temperatūra ir zemāka par tās viršanas temperatūru, tikai daļa no tās molekulas kas atrodas uz tās virsmas būs Enerģija pietiekami, lai izjauktu šķidruma virsmas spraigumu un nonāktu tvaika fāzē. No otras puses, kad sistēmai tiek piegādāts siltums, palielinās entropija sistēmas daļa (tendence uz sistēmas daļiņu traucējumiem).
Kā tiek aprēķināta viršanas temperatūra?
Izmantojot Clausius-Clapeyron vienādojumu, var raksturot fāzu pārejas sistēmā, kas sastāv no viena komponenta. Šo vienādojumu var izmantot, lai aprēķinātu vielu viršanas temperatūru, un to piemēro šādi:
Kur:
P1 ir spiediens, kas vienāds ar 1 bāru vai atmosfērās (0,986923 atm)
T1 ir komponenta viršanas temperatūra (viršanas punkts), ko mēra pie 1 bāra spiediena (P1) un izsaka Kelvina grādos (K).
P2 ir komponenta tvaika spiediens, kas izteikts bāros vai atm.
T2 ir komponenta temperatūra (izteikta Kelvina grādos), pie kuras mēra tvaika spiedienu P2.
𝚫H ir entalpijas maiņa iztvaikošana vidējais temperatūras diapazonā, kas tiek aprēķināts. To izsaka J / mol vai līdzvērtīgās enerģijas vienībās.
R ir gāzes konstante, kas līdzvērtīga 8,314 J / Kmol
ln ir naturālais logaritms
Viršanas temperatūra (viršanas punkts) T1 tiek notīrīta
Vārīšanās temperatūras piemēri
Daži zināmi un reģistrēti viršanas punkti normālā spiediena apstākļos (1 atm) ir šādi:
- Ūdens: 100 ºC
- Hēlijs: -268,9 ºC
- Ūdeņradis: -252,8 ºC
- Kalcijs: 1484 ºC
- Berilijs: 2471 ºC
- Silīcijs: 3265 ºC
- Ogleklis grafīta formā: 4827 ºC
- Bors: 3927 ºC
- Molibdēns: 4639 ºC
- Osmijs: 5012 ºC
- Volframs: 5930 ºC
Kušanas punkts
Kušanas temperatūra ir temperatūra, kurā viela mainās no cietas uz šķidru stāvokli.
Temperatūra, kurā cieta viela pārvēršas šķidrumā, tiek saukta par kušanas temperatūru, un fāzes pārejas laikā par cietu šķidrumu temperatūra tiek uzturēta nemainīga. Šajā gadījumā sistēmai tiek piegādāts siltums, līdz tā temperatūra paaugstinās pietiekami, lai sistēma to varētu veikt kustība viņa daļiņas cietā struktūrā ir lielāks, kas liek tiem atdalīties un plūst uz šķidro fāzi.
Kušanas temperatūra ir atkarīga arī no spiediena un parasti ir vienāda ar vielas sasalšanas temperatūru (kurā šķidrums kļūst ciets, ja tas ir pietiekami atdzesēts). vielas.
Sasalšanas punkts
Sasalšanas temperatūra ir pretēja kušanas temperatūrai, tas ir, temperatūrai, kurā šķidrums saraujas, tā daļiņas zaudē kustību un iegūst struktūra stingrāka, izturīga pret deformācijām un formas atmiņa (unikāla tajā esošajām vielām cietā stāvoklī). Tas ir, tā ir temperatūra, kurā šķidrums pārvēršas cietā vielā. Apvienošanās prasa piegādi kaloriju enerģija sistēmai, savukārt sasaldēšanai nepieciešama siltumenerģijas noņemšana (dzesēšana).
No otras puses, sasalšanas punkts ir atkarīgs arī no spiediena. Piemērs ir, kas notiek, kad ūdens tiek atdzesēts līdz temperatūrai no 0ºC līdz 1 atm, kad tas sasalst un pārvēršas ledū. Ja tas tiek atdzesēts līdz spiedienam, kas ļoti atšķiras no 1 atm, rezultāts var būt ļoti atšķirīgs, piemēram, ja spiediens ir daudz augstāks, var paiet laiks, lai sasaltu, jo tā sasalšanas temperatūra samazinās.
Kušanas temperatūra un ūdens viršanas temperatūra
Ūdeni bieži izmanto kā standartu, mērot vielu kušanas un viršanas punktus. Parasti normālā spiedienā tā viršanas temperatūra ir 100ºC un kušanas temperatūra ir 0ºC (ledus gadījumā). Tas var ievērojami atšķirties gadījumos, kad Ūdens tajā ir izšķīdušas citas vielas, šķidras vai cietas, piemēram, jūras ūdens, kas bagāts ar sāļiem, kas maina tā fizikālās un ķīmiskās īpašības.
Spiediena ietekme ir arī ļoti jūtama. Ir zināms, ka pie 1 atm ūdens viršanas temperatūra ir 100 ºC, bet, paņemot to līdz 0,06 atm, mēs būtu pārsteigti, ja pamanītu, ka vārīšanās notiek pie 0 ºC (nevis sasalšanas).