Kokpunktsdefinition

Ett ämnes kokpunkt definieras som den temperatur vid vilken ångtrycket i jämvikt med ämnet i flytande tillstånd blir lika med det yttre trycket. Det betyder att, till skillnad från vad vi fick lära oss som barn, har ämnen inte en enda kokpunkt. Till exempel är vattnets kokpunkt inte alltid 100 °C, eftersom kokpunkten beror på trycket utanför vätskan.

Faktum är att vatten bara kokar vid 100°C när det yttre trycket är exakt 1 atm, och i motsats till vad vi har fått höra är atmosfärstrycket nästan aldrig exakt 1 atm, inte ens vid havsnivån.

Vad är inte kokpunkten?

Trots att vi redan har klargjort den verkliga definitionen av en vätskas kokpunkt, bör det noteras att det finns en annan mycket utbredd definition, men det är dock helt fel. Detta är tanken att kokpunkten är den temperatur vid vilken en vätska övergår till ett gasformigt tillstånd eller den temperatur vid vilken fasändringen från vätsketillståndet till det gasformiga tillståndet inträffar.

Denna idé är baserad på vardaglig erfarenhet enligt vilken, när vatten värms upp till sin kokpunkt, börjar det koka och fortsätter tills det helt avdunstar. Det finns dock flera anledningar till att dessa observationer leder oss till fel slutsats.

I det följande kommer vi att förklara varför denna definition är fel, och även ge två ytterligare begrepp relaterade till kokpunkten.

Kokning vs. avdunstning

Den främsta anledningen till att många människor har fel uppfattning om kokpunkten är att de förväxlar kokning med processen för avdunstning eller förångning. I själva verket involverar båda processerna ett steg från flytande tillstånd till gasformigt tillstånd. Den största skillnaden är dock att förångning eller förångning är en process som ständigt sker vid vilken temperatur som helst. Avdunstning är anledningen till att kläder torkar ut efter tvätt bara genom att vädra ut dem. Som vi enkelt kan verifiera når blöta kläder inte kokpunkten för vatten när de torkar i solen, än mindre i skuggan.

Avdunstning anses allmänt vara ett ytfenomen, varför vatten avdunstar snabbare när det sprids över en bred yta än när samma mängd vatten finns i till exempel ett glas.

Å andra sidan är kokningsprocessen, uppfattad som det ögonblick då kokningsavbrott och bubblor av vattenånga bildas i vätskan, ett massfenomen, inte ett ytligt fenomen. Under kokningen alstras ångbubblor vars inre tryck, som är lika med atmosfärstrycket, kan motstå nämnda tryck utan att kollapsa. I själva verket är trycket på dessa bubblor faktiskt något högre än atmosfärstrycket, eftersom det också måste motstå trycket från vätskekolonnen ovanför den.

Så under kokning bildas små fickor av förångning i hela vätskan, vilket kraftigt påskyndar förångningsprocessen som annars bara skulle inträffa vid ytan.

normala och vanliga kokpunkter

Som vi just har sett varierar en vätskas kokpunkt med trycket. Ju lägre yttre tryck desto lägre brukar kokpunkten vara, eftersom det krävs mindre temperaturökning för att ångtrycket ska nå det yttre trycket.

Men varför sägs det då alltid att vatten kokar vid 100 °C? Och varför kan vi hitta hela tabeller där olika ämnens kokpunkter redovisas?

Anledningen är att det finns ytterligare två definitioner av kokpunkten som hänvisar till värden som är unika och karakteristiska för varje ämne. Vi pratar om normala och vanliga kokpunkter .

Definition av normal kokpunkt

Den normala kokpunkten definieras som kokpunkten för ett ämne när det yttre trycket är 1 atm. Därför, och med tanke på konceptet med kokpunkten som redan presenterats, kan vi definiera den normala kokpunkten som den temperatur vid vilken ångtrycket hos en vätska blir lika med 1 atm.

Det faktum att denna definition anger trycket vid vilket kokpunkten bestäms säkerställer att varje ämne endast har en normal kokpunkt. Så när vi säger att vattnets kokpunkt är 100 °C gör vi ett misstag. Vi bör säga att den normala kokpunkten för vatten är 100 °C. De allra flesta kokpunkter som vi hittar i tabeller över fysikaliska och kemiska egenskaper är egentligen normala kokpunkter.

Standard kokpunktsdefinition

Under många år ansågs 1 atm vara standardatmosfärstrycket. Emellertid uppvisar atmosfären som en tryckenhet vissa nackdelar relaterade till dess omvandling till olika enhetssystem, eftersom den inte motsvarar en integrerad multipel eller submultipel av någon av tryckenheterna i de andra enhetssystemen. Till exempel är 1 atm lika med 101,325 eller 1,01325. 10 ⁵ Pa. Å andra sidan är baren en tryckenhet vars värde är mycket likt det för 1 atmosfär, men som representerar exakt 100 000 eller 10 5 Pa , ^vilket är tryckenheten i det internationella enhetssystemet.

Med tanke på den lilla skillnaden och fördelarna med att använda baren istället för atmosfären anses standardtrycket nu vara 1 bar, och trycket på 1 atm döptes om till normaltryck. Många av de egenskaper som tidigare uppmätts vid 1 atm tryck rapporteras nu till 1 bar och kallas ofta standardstorheter. Som sagt, standardkokpunkten definieras som kokpunkten för ett ämne vid ett tryck av 1 bar eller 10 5 ^Pa . Detta är samma sak som att säga att standardkokpunkten är den temperatur vid vilken ångtrycket för ett ämne når 1 bar.

Referenser

specialiserade ordlistor. (2017, 12 juni). Normal kokpunkt [Normal kokpunkt] (Kemi) . https://glosarios.servor-alicante.com/quimica/punto-de-ebullicion-normal

Ondarse Álvarez, D. (2021, 15 juli). Kokpunkt – Koncept, hur det beräknas och exempel . Begrepp. https://concepto.de/punto-de-ebullicion/

STREPHONSAYS. (nd). Skillnad mellan normal kokpunkt och standard kokpunkt . https://en.strephonsays.com/normal-boiling-point-and-standard-boiling-point-11457