Definicja punktu wrzenia

Temperatura wrzenia substancji jest definiowana jako temperatura, w której prężność pary w równowadze z tą substancją w stanie ciekłym staje się równa ciśnieniu zewnętrznemu. Oznacza to, że w przeciwieństwie do tego, czego uczono nas jako dzieci, substancje nie mają jednej temperatury wrzenia. Na przykład temperatura wrzenia wody nie zawsze wynosi 100 ° C, ponieważ temperatura wrzenia zależy od ciśnienia na zewnątrz cieczy.

W rzeczywistości woda wrze w temperaturze 100°C tylko wtedy, gdy ciśnienie zewnętrzne wynosi dokładnie 1 atm, a w przeciwieństwie do tego, co nam powiedziano, ciśnienie atmosferyczne prawie nigdy nie wynosi dokładnie 1 atm, nawet na poziomie morza.

Co nie jest temperaturą wrzenia?

Pomimo faktu, że wyjaśniliśmy już prawdziwą definicję temperatury wrzenia cieczy, należy zauważyć, że istnieje inna bardzo rozpowszechniona definicja, ale jest to całkowicie błędne. Jest to pomysł, że temperatura wrzenia to temperatura, w której ciecz przechodzi w stan gazowy lub temperatura, w której następuje przemiana fazowa ze stanu ciekłego w stan gazowy.

Pomysł ten opiera się na codziennym doświadczeniu, zgodnie z którym woda podgrzana do temperatury wrzenia zaczyna wrzeć i trwa aż do całkowitego odparowania. Istnieje jednak kilka powodów, dla których te obserwacje prowadzą nas do błędnych wniosków.

Poniżej wyjaśnimy, dlaczego ta definicja jest błędna, a także przedstawimy dwa dodatkowe pojęcia związane z temperaturą wrzenia.

Wrzenie a parowanie

Głównym powodem, dla którego wiele osób ma błędne pojęcie o temperaturze wrzenia, jest to, że mylą gotowanie z procesem parowania lub parowania. Rzeczywiście, oba procesy obejmują przejście ze stanu ciekłego do stanu gazowego. Jednak główna różnica polega na tym, że parowanie lub waporyzacja to proces, który zachodzi stale w dowolnej temperaturze. Parowanie jest powodem, dla którego ubrania wysychają po praniu poprzez samo wietrzenie. Jak możemy łatwo sprawdzić, mokre ubrania nie osiągają punktu wrzenia wody podczas suszenia na słońcu, a tym bardziej w cieniu.

Parowanie jest ogólnie uważane za zjawisko powierzchniowe, dlatego woda paruje szybciej, gdy jest rozlana na dużej powierzchni, niż gdy taka sama ilość wody znajduje się na przykład w szklance.

Z drugiej strony proces wrzenia, rozumiany jako moment, w którym w cieczy powstają pęknięcia wrzenia i pęcherzyki pary wodnej, jest zjawiskiem masowym, a nie powierzchniowym. Podczas wrzenia powstają pęcherzyki pary, których ciśnienie wewnętrzne, równe ciśnieniu atmosferycznemu, jest w stanie wytrzymać to ciśnienie bez zapadania się. W rzeczywistości ciśnienie tych pęcherzyków jest w rzeczywistości nieco wyższe niż ciśnienie atmosferyczne, ponieważ musi ono również wytrzymać ciśnienie słupa cieczy nad nim.

Tak więc podczas gotowania w cieczy tworzą się małe kieszenie parowania, znacznie przyspieszając proces parowania, który w przeciwnym razie miałby miejsce tylko na powierzchni.

normalne i standardowe temperatury wrzenia

Jak właśnie widzieliśmy, temperatura wrzenia cieczy zmienia się wraz z ciśnieniem. Im niższe ciśnienie zewnętrzne, tym niższa jest zwykle temperatura wrzenia, ponieważ wymagany jest mniejszy wzrost temperatury, aby prężność pary osiągnęła ciśnienie zewnętrzne.

Ale dlaczego zawsze mówi się, że woda wrze w temperaturze 100°C? I dlaczego możemy znaleźć całe tabele, w których podano temperatury wrzenia różnych substancji?

Powodem są dwie dodatkowe definicje temperatury wrzenia, które odnoszą się do wartości, które są unikalne i charakterystyczne dla każdej substancji. Mówimy o normalnych i standardowych temperaturach wrzenia .

Definicja normalnej temperatury wrzenia

Normalna temperatura wrzenia jest definiowana jako temperatura wrzenia substancji, gdy ciśnienie zewnętrzne wynosi 1 atm. Dlatego, biorąc pod uwagę przedstawioną już koncepcję temperatury wrzenia, możemy zdefiniować normalną temperaturę wrzenia jako temperaturę, w której prężność pary cieczy staje się równa 1 atm.

Fakt, że definicja ta określa ciśnienie, przy którym określa się temperaturę wrzenia, zapewnia, że ​​każda substancja ma tylko jedną normalną temperaturę wrzenia. Kiedy więc mówimy, że temperatura wrzenia wody wynosi 100°C, popełniamy błąd. Powinniśmy powiedzieć, że normalna temperatura wrzenia wody wynosi 100 ° C. Zdecydowana większość temperatur wrzenia, które znajdujemy w tabelach właściwości fizycznych i chemicznych, to w rzeczywistości normalne temperatury wrzenia.

Standardowa definicja temperatury wrzenia

Przez wiele lat za standardowe ciśnienie atmosferyczne uważano 1 atm. Jednak atmosfera jako jednostka ciśnienia ma pewne wady związane z jej przeliczaniem na różne systemy jednostek, ponieważ nie odpowiada całkowitej wielokrotności lub podwielokrotności żadnej z jednostek ciśnienia innych systemów jednostek. Na przykład 1 atm to 101,325 lub 1,01325. 10 ⁵ Pa. Z drugiej strony, bar jest jednostką ciśnienia, której wartość jest bardzo podobna do 1 atmosfery, ale odpowiada dokładnie 100 000 lub 10 5 ^Pa , czyli jednostce ciśnienia w międzynarodowym systemie jednostek.

Ze względu na niewielką różnicę i korzyści płynące z zastosowania bara zamiast atmosfery, za ciśnienie standardowe uważa się obecnie 1 bar, a ciśnienie 1 atm nazwano ciśnieniem normalnym. Wiele właściwości, które były mierzone w przeszłości przy ciśnieniu 1 atm, obecnie podaje się przy ciśnieniu 1 bar i często określa się je jako wielkości standardowe. To powiedziawszy, standardowa temperatura wrzenia jest zdefiniowana jako temperatura wrzenia substancji pod ciśnieniem 1 bar lub 10 5 ^Pa . Jest to to samo, co powiedzenie, że standardowa temperatura wrzenia to temperatura, w której ciśnienie pary substancji osiąga 1 bar.

Bibliografia

specjalistyczne glosariusze. (2017, 12 czerwca). Normalna temperatura wrzenia [Normalna temperatura wrzenia] (Chemia) . https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/punto-de-ebullicion-normal

Ondarse Álvarez, D. (2021, 15 lipca). Punkt wrzenia – Pojęcie, sposób obliczania i przykłady . Pojęcie. https://concepto.de/punto-de-ebullicion/

STREPHONSAYS. (nd). Różnica między normalną temperaturą wrzenia a standardową temperaturą wrzenia . https://en.strephonsays.com/normalny-punkt-wrzenia-i-standardowy-punkt-wrzenia-11457