Kiehumispisteen määritelmä

Aineen kiehumispiste määritellään lämpötilaksi, jossa nestemäisen aineen kanssa tasapainossa oleva höyrynpaine tulee yhtä suureksi kuin ulkoinen paine. Tämä tarkoittaa, että toisin kuin meille lapsille opetettiin, aineilla ei ole yhtä kiehumispistettä. Esimerkiksi veden kiehumispiste ei aina ole 100 °C, koska kiehumispiste riippuu nesteen ulkopuolisesta paineesta.

Itse asiassa vesi kiehuu 100 °C:ssa vain, kun ulkoinen paine on tasan 1 atm, ja toisin kuin meille on kerrottu, ilmanpaine ei ole lähes koskaan tarkalleen 1 atm, edes merenpinnan tasolla.

Mikä ei ole kiehumispiste?

Huolimatta siitä, että olemme jo selventäneet nesteen kiehumispisteen todellista määritelmää, on huomattava, että on olemassa toinen hyvin laajalle levinnyt määritelmä, mutta se on kuitenkin täysin väärä. Tämä on ajatus, että kiehumispiste on lämpötila, jossa neste muuttuu kaasumaiseen tilaan tai lämpötila, jossa faasinmuutos nestetilasta kaasumaiseen tilaan tapahtuu.

Tämä ajatus perustuu jokapäiväiseen kokemukseen, jonka mukaan kun vesi kuumennetaan kiehumispisteeseensä, se alkaa kiehua ja jatkuu, kunnes se haihtuu kokonaan. On kuitenkin useita syitä, miksi nämä havainnot johtavat meidät väärään johtopäätökseen.

Seuraavassa selitämme, miksi tämä määritelmä on väärä, ja tarjoamme myös kaksi kiehumispisteeseen liittyvää lisäkäsitettä.

Kiehuminen vs. haihdutus

Suurin syy monilla ihmisillä on väärä käsitys kiehumispisteestä on se, että he sekoittavat keittämisen haihtumis- tai höyrystymisprosessiin. Itse asiassa molemmat prosessit sisältävät vaiheen nestemäisestä tilasta kaasumaiseen tilaan. Suurin ero on kuitenkin se, että haihtuminen tai höyrystyminen on prosessi, joka tapahtuu jatkuvasti missä tahansa lämpötilassa. Haihtuminen on syy siihen, että vaatteet kuivuvat pesun jälkeen pelkällä tuuletuksella. Kuten voimme helposti varmistaa, märät vaatteet eivät saavuta veden kiehumispistettä auringossa kuivattaessa, varjossa varjossa.

Haihtumista pidetään yleisesti pintailmiönä, minkä vuoksi vesi haihtuu nopeammin levitettäessä sitä laajalle pinnalle kuin esimerkiksi silloin, kun lasissa on saman verran vettä.

Toisaalta kiehumisprosessi, joka ymmärretään hetkeksi, jolloin nesteen sisään muodostuu kiehumiskatkoja ja vesihöyryn kuplia, on massailmiö, ei pintailmiö. Kiehumisen aikana syntyy höyrykuplia, joiden sisäinen paine, joka on yhtä suuri kuin ilmanpaine, kestää mainitun paineen romahtamatta. Itse asiassa näiden kuplien paine on itse asiassa hieman korkeampi kuin ilmakehän paine, koska sen on myös kestettävä sen yläpuolella olevan nestepatsaan paine.

Joten kiehumisen aikana koko nesteeseen muodostuu pieniä höyrystymistaskuja, mikä nopeuttaa suuresti höyrystymisprosessia, joka muuten tapahtuisi vain pinnalla.

normaalit ja standardit kiehumispisteet

Kuten olemme juuri nähneet, nesteen kiehumispiste vaihtelee paineen mukaan. Mitä pienempi ulkoinen paine, sitä matalampi kiehumispiste yleensä on, koska vähemmän lämpötilaa tarvitaan, jotta höyrynpaine saavuttaa ulkoisen paineen.

Mutta miksi sitten aina sanotaan, että vesi kiehuu 100 °C:ssa? Ja miksi voimme löytää kokonaisia ​​taulukoita, joissa on raportoitu eri aineiden kiehumispisteet?

Syynä on, että kiehumispisteellä on kaksi lisämääritelmää, jotka viittaavat arvoihin, jotka ovat ainutlaatuisia ja ominaisia ​​kullekin aineelle. Puhumme normaaleista ja normaaleista kiehumispisteistä .

Normaalin kiehumispisteen määritelmä

Normaali kiehumispiste määritellään aineen kiehumispisteeksi, kun ulkoinen paine on 1 atm. Siksi ja ottaen huomioon jo esitetyn kiehumispisteen käsitteen, voimme määritellä normaalin kiehumispisteen lämpötilaksi, jossa nesteen höyrynpaineeksi tulee 1 atm.

Se, että tämä määritelmä määrittelee paineen, jossa kiehumispiste määritetään, varmistaa, että jokaisella aineella on vain yksi normaali kiehumispiste. Joten kun sanomme, että veden kiehumispiste on 100 °C, teemme virheen. Meidän pitäisi sanoa, että veden normaali kiehumispiste on 100 °C. Suurin osa fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien taulukoista löytyvistä kiehumispisteistä on itse asiassa normaaleja kiehumispisteitä.

Normaali kiehumispisteen määritelmä

Monien vuosien ajan 1 atm pidettiin vakioilmakehän paineena. Ilmakehällä paineyksikkönä on kuitenkin joitakin haittoja, jotka liittyvät sen muuntamiseen erilaisiksi yksikköjärjestelmiksi, koska se ei vastaa minkään muiden yksikköjärjestelmien paineyksiköiden yhtenäistä monikertaa tai osamonia. Esimerkiksi 1 atm on 101.325 tai 1.01325. 10 ⁵ Pa. Toisaalta baari on paineen yksikkö, jonka arvo on hyvin samanlainen kuin 1 ilmakehän arvo, mutta joka edustaa täsmälleen 100 000 tai 10 5 Pa, ^joka on paineen yksikkö kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä.

Pienen eron ja ilmakehän sijasta tangon käytön edut huomioon ottaen vakiopaineeksi katsotaan nyt 1 bar ja 1 atm:n paine nimettiin uudelleen normaalipaineeksi. Monet ominaisuuksista, jotka mitattiin aiemmin 1 atm:n paineella, raportoidaan nyt 1 baarissa, ja niitä kutsutaan usein standardisuureiksi. Normaali kiehumispiste määritellään kuitenkin aineen kiehumispisteeksi paineessa 1 bar tai 10 5 ^Pa . Tämä on sama kuin sanoisi, että standardi kiehumispiste on lämpötila, jossa aineen höyryn paine on saavuttaa 1 baarin.

Viitteet

erikoissanastoja. (2017, 12. kesäkuuta). Normaali kiehumispiste [Normaali kiehumispiste] (Kemia) . https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/punto-de-ebullicion-normal

Ondarse Álvarez, D. (2021, 15. heinäkuuta). Kiehumispiste – käsite, kuinka se lasketaan ja esimerkkejä . Konsepti. https://concepto.de/punto-de-ebullicion/

STREFONSAYS. (nd). Ero normaalin kiehumispisteen ja normaalin kiehumispisteen välillä . https://en.strephonsays.com/normal-boiling-point-and-standard-boiling-point-11457