Kookpunt en temperatuur: krities, versadiging, distillasie temperatuur verhouding


In hierdie artikel sal ons nadink oor die verband tussen die kookpunt en die temperatuur met 'n insig in verskillende toestande.

Net soos 'n smeltpunt, is die kookpunt van die vloeistof 'n temperatuur wat deur die vloeistof verkry word as gevolg van die toepassing van die hitte-energie wat aan die vloeistof verskaf word om sy fase van vloeistof na die gasvormige toestand te verander.

Kookpunt en temperatuur verhouding

Die verband tussen die kookpunt en temperatuur van die vloeistof word gegee deur die Clausius – Clapeyron vergelyking:-

Waar T2 is 'n temperatuur waarteen vloeistof begin kook

T1 is die kookpunt van vloeistof

R is 'n ideale gaskonstante wat gelyk is aan 8.314 J/mol K

P is a dampdruk van 'n vloeistof

P0 is 'n druk wat ooreenstem met T2

ΔHVAP is 'n verdampingshitte van 'n vloeistof

Die Clausius – Clapeyron-vergelyking verteenwoordig die verband tussen die temperatuur en die druktoestande langs die fase-ewewigslyn.

Ons kan die vergelyking vir kookpunt uit die bogenoemde vergelyking skryf as

T1=1/T2-R ln P/P0 ΔHVAP -1

Hiervolgens is die kookpunt van 'n vloeistof direk afhanklik van die temperatuur van 'n vloeistof.

Die verdampingshitte is die hoeveelheid hitte-energie wat nodig is om aan 'n eenheidsvolume vloeistof voorsien te word om dit om te skakel na die damp wat die temperatuur konstant hou.

Lees meer oor 15+ Voorbeeld van stralingsenergie tot termiese energie: gedetailleerde verduidelikings.

Voorbeeld: Bereken die kookpunt van die mengsel van sout met water wat by atmosferiese druk gehou word. Die kooktemperatuur van die mengsel is 110 grade Celsius en die dampdruk is 4.24 atm. Die verdampingshitte is 3420 J/g.

Gegee: T = 1100 C

R = 8.314 J/mol K

P = 4.24 atm

P0 = 1 atm

ΔHVAP=3420 J/g

Die kookpunt van die vloeistof word gegee deur die verhouding

TB=1/T – R ln P/P0 ΔHVAP-1

Waar TB is 'n kookpunt van die oplossing.

Deur alle waardes in die bogenoemde vergelyking in te voeg, het ons,

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

Dit is die kook van die mengsel van sout en water.

Die kookpunt hang af van die temperatuur en die druk en die verdampingshitte van die vloeistof. Op hoër hoogtes is die tyd wat nodig is om die water te kook minder as die gewone tyd wat nodig is vir water om te kook, dit is omdat die druk in die hoë berggebied meer is en dus kook die water teen lae temperatuur.

Lees meer oor Kritiese 20+ voorbeelde van verdamping in die daaglikse lewe met verduidelikings, algemene vrae.

Kookpunt en kritieke temperatuur

Soos die hitte-energie wat aan die vloeistof verskaf word toeneem, word die temperatuur van die vloeistof hoog. Hierdie hitte-energie word benodig vir die kovalente bindings tussen die atome om uitmekaar te breek wat noodsaaklik is om die fase van die vloeistof na gasvormig om te skakel.

Op 'n sekere punt is die temperatuur wat deur die vloeistof verkry word genoeg om sy fase te verander, word die kritieke temperatuur genoem. Gedurende hierdie tyd styg die temperatuur van die vloeistof nie verder nie en word die hitte-energie vrygestel saam met die stoom wat opgewek word met die kook van die vloeistof.

Vir al die vloeistowwe verskil die kookpunt en die kritieke temperatuur. Dit is te wyte aan die feit dat die elementgroep en dus die energie wat benodig word vir die vorming van bindings tussen die atome verskil, dus die variansiehoeveelheid energie word benodig om die bindings tussen verskillende chemiese komponente te breek.

kookpunt en temperatuur
Oorkook van melk;
Image Credit: Pixabay

'n Eenvoudige voorbeeld wat ek kan gee, is om die melk te kook en 'n bietjie water daarby te voeg. Wanneer die temperatuur 100 bereik0 C, sal die water wat in die melkhouer teenwoordig is, begin verdamp en die melk teruglaat, en later na 'n rukkie sal die melk begin kook.

Lees meer oor 25+ Vloeistofwrywingvoorbeelde: Insigte en kritiese vrae.

Kookpunt en versadigingstemperatuur

Die versadigingstemperatuur is 'n finale temperatuur waarbo die temperatuur van die vloeistof nie kan styg nie. Dit is eintlik die kookpunt van die vloeistof, 'n temperatuur waarteen die faseverandering van die vloeistof plaasvind.

Nadat die versadigingstemperatuur bereik is, styg die temperatuur van die vloeistof nie verder nie. Dit is omdat die eksterne hitte-energie wat aan die vloeistof verskaf word in die faseveranderingsproses afgegee word. Hierdie energie word aangegryp deur die dampe wat gevorm word en opwaarts verdamp.

Jy weet dat die water by 100 grade Celsius begin kook, en die temperatuur verder kan verhoog tot 100.52 grade Celsius. Hierdie styging in die kookpunt van water is 'n versadigingstemperatuur waartoe die water kan kook. Net so is die aanvanklike temperatuur waarteen die petrol kook 35 grade Celsius of 950 F en die finale kooktemperatuur is 2000C of 3950F.

Kookpunt van water;
Image Credit: Pixabay

Behalwe die versadigingstemperatuur, sal jy nie 'n verdere toename in die kooktemperatuur van die vloeistof sien nie, aangesien die hitte-energie aan die molekules van die vloeistof verskaf sal word wat hierdie ekstra energie sal neem en sal gebruik om uit die vloeistof te ontsnap in die vorm van dampe.

Lees meer oor Stralingshitteoordragvoorbeelde: Kritiese feite.

Kookpunt en distillasietemperatuur

Die proses om die vloeistof in die dampvorm om te skakel en dan die dampe na die vloeibare toestand by kondensasie terug te kry, word distillasie genoem. Die konstante temperatuur waarteen die vloeistof na damp verander en terug na die vloeistof word die distillasietemperatuur genoem.

Dit is 'n metode wat gebruik word om die vloeistof van die mengsel te skei of om die onsuiwerhede uit die vloeistof te verwyder. Aangesien die hitte-energie wat deur die vloeistof verkry word voldoende genoeg is, bereik die temperatuur van die vloeistof die kookpunt. Voortaan word die stoom opgewek in die vorm van dampe wat vertikaal opwaarts verdamp word. Hierdie verdampte stoom word opgevang in die houer wat teen 'n sekere druk gehandhaaf word sodat hierdie dampe gekondenseer word om in die vloeibare toestand te verander.

Stoom omgeskakel na die vloeibare vorm by dieselfde temperatuur;
Image Credit: Pixabay

Jy het seker opgelet, die stoom wat op die deksel van die pan versamel word terwyl jy 'n kerrie kook. Die water wat by die kerrie gevoeg word, word in die vorm van stoom uitgegee sodra die temperatuur die kookpunt bereik van water. Die stoom wat op die deksel versamel word, keer dan terug na die hoofhouer deur die stoom weer in die water te kondenseer. Hierdie proses gaan voort totdat die temperatuur van die kerrie hoog genoeg is om die hitte-energie aan die watermolekules te verskaf om uit die kerrie te ontsnap.

Lees meer oor Hoe word hitte deur straling oorgedra: Uitputtende verduideliking.

Algemene vrae

Wat is die verandering in die kookpunt van 150ml die water as 25 gram sout daarby gevoeg word by 'n temperatuur van 440C?

Gestel die digtheid van die water by temperatuur 440C is 0.8 g/ml.

Kookpunt hoogte konstante vir water is

kb= 0.570C

Die atoommassa van natrium is 22.99

Die atoommassa van chloor is 35.45

Dus is die atoommassa van die NaCl 22.99+35.45 = 58.44

Dus is die mol sout wat by die kookwater gevoeg word

Mol NaCl= 25g*1mol/58.44g

Mol NaCl= 0.4278 mol

Die gewig van die water by temperatuur T=440C is

Digtheid ϱ =M/V

Dus, M= ϱV

M=0.8\keer 150=0.12kg

Die molaliteit van opgeloste stof in oplosmiddel is

m=mol opgeloste stof/massa oplosmiddel

m=0.4278/0.12=3.565 mol/kg

Die verandering in kookpunttemperatuur wanneer die sout by die water gevoeg word, word gegee deur

Δ T=ikbm

Waar i 'n Van't Hoff-faktor is wat gedefinieer word as die hoeveelheid dissosiasie van opgeloste stof in die oplosmiddel. Hier is die opgeloste stof 'n natriumchloried en water is 'n oplosmiddel. Gevolglik sal twee ione van NaCl in die water dissosieer en heeltemal in die water oplos. Daarom is Van't Hoff-faktor hier 2.

Δ T=2*0.51*3.565=3.630C

Gevolglik sal die kookpunt van die water tot 3.65 verhoog word0C.

Die kookpunt van die mengsel sal 104.15 wees0C.

Verhoog die teenwoordigheid van onsuiwerhede in 'n vloeistof sy kookpunt?

Dit is beslis die waarheid; die onsuiwerhede in die vloeistof verhoog die kooktemperatuur.

Die hitte-energie wat aan die vloeistof verskaf word, word opgeneem deur die onsuiwerhede wat in die vloeistof teenwoordig is, en verhoog dus die temperatuur wat nodig is vir die vloeistof om te kook.

As jy 'n oplossing 'X' met 'n temperatuur van 28 byvoeg0 C tot by die kokende oplossing 'X' bereik by 'n temperatuur van 650 C, sal die kookpunt van die oplossing dan verskil?

Die kookpunt van elke oplossing is altyd dieselfde en kan slegs verskil as die druk van die vloeistof verskil.

By die byvoeging van die oplossing wat lae hitte het as in vergelyking met die kokende oplossing, sal die hitte-energie aan die bygevoegde oplossing in die houer verskaf word. Meer hoeveelheid hitte-energie sal benodig word om 'n kookpunt te bereik, maar die kookpunttemperatuur sal dieselfde bly.

AKSHITA MAPARI

Hallo, ek is Akshita Mapari. Ek het M.Sc. in Fisika. Ek het aan projekte gewerk soos Numeriese modellering van winde en golwe tydens sikloon, Fisika van speelgoed en gemeganiseerde opwindingsmasjiene in pretpark gebaseer op Klassieke Meganika. Ek het 'n kursus oor Arduino gevolg en het 'n paar mini-projekte op Arduino UNO bereik. Ek hou altyd daarvan om nuwe sones op die gebied van wetenskap te verken. Ek glo persoonlik dat leer meer entoesiasties is as dit met kreatiwiteit geleer word. Afgesien hiervan hou ek daarvan om te lees, te reis, op kitaar te tokkel, klippe en lae te identifiseer, fotografie en skaak te speel. Koppel my op LinkedIn - linkedin.com/in/akshita-mapari-b38a68122

Onlangse plasings