- Mi a forráspont?
- Hogyan számítják ki a forráspontot?
- Példák a forráspontra
- Olvadáspont
- Fagypont
- A víz olvadáspontja és forráspontja
Elmagyarázzuk, mi a forráspont és hogyan számítják ki. Példák a forráspontra. Olvadáspont és fagyáspont.
Mi a forráspont?
A forráspont a hőfok amelyre a Nyomás gőz felől folyékony (a gázfázis által a folyadékfázisra gyakorolt nyomás zárt rendszerben bizonyos hőmérsékleten) megegyezik a folyadékot körülvevő nyomással. Amikor ez megtörténik, a folyadék gázzá alakul.
A forráspont olyan tulajdonság, amely erősen függ a környezeti nyomástól. A nagyon nagy nyomásnak kitett folyadék forráspontja magasabb lesz, mint ha alacsonyabb nyomásnak tesszük ki, vagyis hosszabb ideig tart elpárologni, ha nagy nyomásnak vannak kitéve. Ezen forráspont-változások miatt az IUPAC meghatározta a standard forráspontot: ez az a hőmérséklet, amelyen a folyadék 1 bar nyomáson gőzzé alakul.
Fontos szempont, hogy egy anyag forráspontja nem növelhető a végtelenségig. Amikor a folyadék hőmérsékletét úgy emeljük, hogy átlépje a forráspontját, de továbbra is növeljük, elérjük a „kritikus hőmérsékletnek” nevezett hőmérsékletet. A kritikus hőmérséklet az a hőmérséklet, amely felett a gáz nyomásnöveléssel nem alakulhat folyadékká, azaz nem cseppfolyósítható. Ezen a hőmérsékleten nincs meghatározott folyadékfázis vagy gőzfázis.
A forráspont minden anyagnál eltérő. Ez a tulajdonság függ a molekulatömegétől anyag és az általa kifejtett intermolekuláris erők típusa (hidrogénkötés, permanens dipólus, indukált dipólus), ami viszont attól függ, hogy az anyag poláris kovalens vagy nem poláris kovalens (nem poláris).
Ha egy anyag hőmérséklete a forráspontja alatt van, akkor annak csak egy része molekulák felületén található lesz Energia elég ahhoz, hogy a folyadék felületi feszültségét megtörje és a gőzfázisba távozzon. Másrészt, amikor hőt juttatnak a rendszerbe, megnő a entrópia a rendszer (a rendszer részecskéinek rendezetlenségére való hajlam).
Hogyan számítják ki a forráspontot?
A Clausius-Clapeyron egyenlet segítségével egy komponensből álló rendszer fázisátalakulásai jellemezhetők. Ez az egyenlet felhasználható az anyagok forráspontjának kiszámítására, és a következőképpen alkalmazható:
Ahol:
P1 a nyomás 1 bar, vagy atmoszférában (0,986923 atm)
T1 az alkatrész forráspontja (forráspontja), 1 bar nyomáson (P1) mérve, Kelvin-fokban (K) kifejezve.
P2 az alkatrész gőznyomása bar-ban vagy atm-ben kifejezve.
T2 az a komponens hőmérséklete (Kelvin-fokban kifejezve), amelyen a P2 gőznyomást mérik.
𝚫H az entalpia változása párologtatás átlaga a kiszámított hőmérsékleti tartományon belül. J/mol-ban vagy azzal egyenértékű energiaegységben van kifejezve.
R a 8,314 J/Kmol-nak megfelelő gázállandó
ln a természetes logaritmus
A forráspont (forráspont) T1 törlődik
Példák a forráspontra
Néhány ismert és rögzített forráspont normál nyomású körülmények között (1 atm) a következő:
- Víz: 100 ºC
- Hélium: -268,9 ºC
- Hidrogén: -252,8 ºC
- Kalcium: 1484 ºC
- Berillium: 2471 ºC
- Szilícium: 3265 ºC
- Grafit formájú szén: 4827 ºC
- Bór: 3927 ºC
- Molibdén: 4639 °C
- Ozmium: 5012 ºC
- Volfrám: 5930 ºC
Olvadáspont
Az olvadáspont az a hőmérséklet, amelyen az anyag szilárd halmazállapotból folyékony halmazállapotba változik.
Azt a hőmérsékletet, amelyen a szilárd anyag folyadékká alakul, olvadáspontnak nevezzük, és a szilárd-folyadék fázisátalakulás során a hőmérsékletet állandóan tartják. Ebben az esetben a rendszer hőellátása addig történik, amíg annak hőmérséklete a rendszer számára elegendő mértékben meg nem emelkedik mozgalom övé részecskék a szilárd szerkezetben nagyobb, ami miatt szétválnak és a folyékony fázis felé áramlanak.
Az olvadáspont a nyomástól is függ, és általában megegyezik az anyag fagyáspontjával (amelynél a folyadék eléggé lehűtve megszilárdul). anyagokat.
Fagypont
A fagyáspont az olvadáspont ellentéte, vagyis az a hőmérséklet, amelyen a folyadék összehúzódik, a részecskéi elvesztik mozgásukat és szerkezet merevebb, deformációálló és alakmemória (egyedülálló a benne lévő anyagokra). szilárd állapot). Vagyis ez az a hőmérséklet, amelyen a folyadék szilárd halmazállapotúvá alakul. Az egyesülés ellátást igényel kalória energia a rendszerbe, míg a fagyáshoz hőenergia eltávolítása (hűtés) szükséges.
Másrészt a fagyáspont a nyomástól is függ. Példa erre, hogy mi történik, amikor a vizet 0 °C és 1 atm közötti hőmérsékletre hűtjük, amikor az megfagy és jéggé alakul. Ha 1 atm-tól nagyon eltérő nyomásra hűtik le, akkor az eredmény nagyon eltérő lehet, például sokkal nagyobb nyomás esetén időbe telhet a lefagyás, mivel a fagyáspontja csökken.
A víz olvadáspontja és forráspontja
Az anyagok olvadáspontjának és forráspontjának mérésekor gyakran vizet használnak szabványként. Általánosságban elmondható, hogy normál nyomáson forráspontja 100 °C, olvadáspontja 0 °C (jég esetén). Ez nagyon eltérő lehet olyan esetekben, amikor a Víz más, folyékony vagy szilárd anyagokat is oldottak benne, például tengervizet, amely sókban gazdag, ami megváltoztatja annak fizikai és kémiai tulajdonságait.
A nyomás hatása is nagyon észrevehető. Ismeretes, hogy 1 atm nyomáson a víz forráspontja 100 ºC, de 0,06 atm-ra véve meglepődnénk, ha a forráspont 0 ºC-on történik (fagyás helyett).