Kuvanje čiste tečnosti

2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12

U prelasku iz fizičkog stanja "tečnost" u stanje "para", javlja se fenomen nazvan isparavanje, može se pojaviti na dva načina:

– isparavanjem, gde je proces spor i odvija se na površini tečnosti.

– za vranje koje predstavlja turbulentno isparavanje, sa stvaranjem mjehurića u unutrašnjosti tečnosti.

Za tečnost se kaže da ključa kada je pritisak pare mjehurića nastalih u procesu jednak ili veći od vanjskog pritiska, odnosno u otvorenom kontejneru, vanjski pritisak će biti atmosferski pritisak i, kada je pritisak formiranih mjehurića jednak ili veći od atmosferskog pritiska, dolazi do procesa ključanja tečnosti.

Nije teško uočiti da će se, kako se atmosferski pritisak smanjuje, lakše postići pritisak pare mjehurića neophodan za ključanje i temperatura ključanja tekućine biti niža. U tabeli 1 možemo vidjeti temperature ključanja vode (ºC skala) obrnuto proporcionalno nadmorskoj visini mjesta, uvijek zasnovano na nivou mora. Imajte na umu da što je veća nadmorska visina, to je niži sloj zraka i, posljedično, niži atmosferski pritisak na tekućinu, što podrazumijeva proces ključanja na temperaturi nižoj od one na mjestu sa nižom temperaturom.visina.

Lokacija	Relativna nadmorska visina na nivou mora (m)	Približna temperatura ključanja vode (ºC)
Rio de Janeiro	0	100
Sao Paulo	750	97
Meksiko Siti	2,240	92
Mir	3,636	88
Mount Kilimandžaro	5,895	82
Mount Everest	8,848	70

Tabela 1 – Tačke ključanja vode u različitim dijelovima Zemlje

Kao što smo videli, temperatura ključanja je direktno povezana sa svojstvom supstanci koje se zove pritisak pare. Ovdje imamo krivulje pritiska pare za tri supstance. Realiziramo nekoliko asocijacija koje se mogu sažeti na sljedeći način:

Viši pritisak pare
Najhlapljivija tečnost
Niža temperatura ključanja

Slika 1 – Tačke ključanja pri konstantnom pritisku različitih supstanci

Vidite na slici 1 da je najisparljivije jedinjenje etar, sa temperaturom ključanja od 35ºC, što je znatno niže od temperature vode. Objašnjenje toga vodi nas do analize molekularnih interakcija spoja, kako bi se polaritet povezao sa međumolekularnim vezama. Za pojednostavljenu analizu slučaja, odnos između veličinaenergija uključena u međumolekularne sile prikazana je na slici 2:

Slika 2 – Veličina intermolekularnih interakcija

Znajući ovo, možemo zaključiti da svako hemijsko jedinjenje, u svom čistom obliku, ima svoja dobro definisana fizička svojstva, kako bi uvek predstavljalo isto ponašanje kada su njegove varijable države imaju istu vrijednost, kao što su pritisak i temperatura, na primjer.

Krenje otopine

Isto ponašanje jedinjenja u čistom obliku nije primećeno kada radimo sa rastvorima, sastavljenim od neisparljivih otopljenih materija, kao što je kafa na primer. Kafa u prahu bi bila "nehlapljiva otopljena supstanca", a voda "rastvarač". Dakle, otopina će imati drugačiju tačku ključanja od one koja je pronađena za čisti rastvarač, odnosno za vodu. Na slici 3 možemo videti razliku između tačke ključanja rastvora i tačke ključanja čistog rastvarača.

Prema tonometriji (deo koligativnih svojstava koja proučava isparavanje tečnosti i tečnih rastvora) maksimalni pritisak pare rastvora će uvek biti manji od pritiska tečnosti čista, tako da će kriva rješenja uvijek biti ispod krive čistog rastvarača. Dakle, rastvor će ključati samo na temperaturi t višoj od temperature ključanja čiste tečnosti, t_{0. Zbog činjenice da se emituje manje para, bit će potrebno više topline za prokuhavanje otopine. Ebulometrijski efekatmože se izraziti, kao definicija, ovako:}

Porast temperature ključanja otopine (/\t_e) je razlika između početne temperature ključanja otopine (t) i temperature ključanja čistog tečnost (t_{0) pod istim vanjskim pritiskom.}

matematički: Δ t_e=t – t₀