- จุดเดือดคืออะไร?
- จุดเดือดคำนวณอย่างไร?
- ตัวอย่างจุดเดือด
- จุดหลอมเหลว
- จุดเยือกแข็ง
- จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของน้ำ
เราอธิบายว่าจุดเดือดคืออะไรและคำนวณอย่างไร ตัวอย่างจุดเดือด จุดหลอมเหลวและจุดเยือกแข็ง
จุดเดือดคืออะไร?
จุดเดือดคือ อุณหภูมิ ซึ่ง ความดัน ไอน้ำจาก ของเหลว (ความดันที่กระทำโดยเฟสของแก๊สบนเฟสของเหลวในระบบปิดที่อุณหภูมิหนึ่ง) เท่ากับความดันรอบของเหลว เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ของเหลวจะกลายเป็นก๊าซ
จุดเดือดเป็นคุณสมบัติที่ขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศอย่างมาก ของเหลวที่อยู่ภายใต้ความดันสูงมากจะมีจุดเดือดสูงกว่าถ้าเราใช้ความดันที่ต่ำกว่า กล่าวคือ จะต้องใช้เวลานานกว่าจะระเหยกลายเป็นไอเมื่ออยู่ภายใต้ความกดดันสูง เนื่องจากความผันแปรของจุดเดือดเหล่านี้ IUPAC ได้กำหนดจุดเดือดมาตรฐาน นั่นคืออุณหภูมิที่ของเหลวกลายเป็นไอที่ความดัน 1 บาร์
จุดสำคัญคือไม่สามารถเพิ่มจุดเดือดของสารได้อย่างไม่มีกำหนด เมื่อเราเพิ่มอุณหภูมิของของเหลวให้ผ่านจุดเดือดและยังคงเพิ่มขึ้นต่อไป เราจะไปถึงอุณหภูมิที่เรียกว่า "อุณหภูมิวิกฤต" อุณหภูมิวิกฤตคืออุณหภูมิที่สูงกว่าซึ่งก๊าซไม่สามารถเปลี่ยนเป็นของเหลวได้โดยการเพิ่มแรงดัน กล่าวคือ ไม่สามารถทำให้เป็นของเหลวได้ ที่อุณหภูมินี้ไม่มีเฟสของเหลวหรือเฟสไอที่กำหนดไว้
จุดเดือดจะแตกต่างกันไปตามแต่ละสาร คุณสมบัตินี้ขึ้นอยู่กับมวลโมเลกุลของ สาร และชนิดของแรงในโมเลกุลที่มันแสดง (พันธะไฮโดรเจน ไดโพลถาวร ไดโพลเหนี่ยวนำ) ซึ่งจะขึ้นอยู่กับว่าสารนั้นเป็นโควาเลนต์แบบมีขั้วหรือไม่มีขั้วโควาเลนต์ (ไม่มีขั้ว)
เมื่ออุณหภูมิของสารต่ำกว่าจุดเดือด ให้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของสาร โมเลกุล ที่อยู่บนผิวของมันจะมี พลังงาน เพียงพอที่จะทำลายแรงตึงผิวของของเหลวและหลบหนีเข้าสู่เฟสไอ ในทางกลับกัน เมื่อความร้อนถูกจ่ายให้กับระบบ ค่า . จะเพิ่มขึ้น เอนโทรปี ของระบบ (แนวโน้มที่จะรบกวนอนุภาคของระบบ)
จุดเดือดคำนวณอย่างไร?
การใช้สมการคลอสเซียส-คลาเปรอน การเปลี่ยนเฟสของระบบที่ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวสามารถระบุลักษณะได้ สมการนี้สามารถคำนวณจุดเดือดของสารได้ดังนี้
ที่ไหน:
P1 คือความดันเท่ากับ 1 บาร์หรือในบรรยากาศ (0.986923 atm)
T1 คืออุณหภูมิเดือด (จุดเดือด) ของส่วนประกอบ วัดที่ความดัน 1 บาร์ (P1) และแสดงเป็นองศาเคลวิน (K)
P2 คือความดันไอของส่วนประกอบที่แสดงเป็นแท่งหรือเป็น atm
T2 คืออุณหภูมิส่วนประกอบ (แสดงเป็นองศาเคลวิน) ที่ใช้วัดความดันไอ P2
𝚫H คือการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของ การทำให้กลายเป็นไอ เฉลี่ยในช่วงอุณหภูมิที่คำนวณได้ มันแสดงเป็น J / mol หรือหน่วยพลังงานเทียบเท่า
R คือค่าคงที่ของแก๊สเท่ากับ 8.314 J / Kmol
ln คือลอการิทึมธรรมชาติ
อุณหภูมิเดือด (จุดเดือด) T1 ถูกล้าง
ตัวอย่างจุดเดือด
จุดเดือดที่ทราบและบันทึกไว้ภายใต้สภาวะความดันปกติ (1 atm) มีดังนี้:
- น้ำ: 100 ºC
- ฮีเลียม: -268.9 ºC
- ไฮโดรเจน: -252.8 ºC
- แคลเซียม: 1484 ºC
- เบริลเลียม: 2471 ºC
- ซิลิคอน: 3265 ºC
- คาร์บอนในรูปของกราไฟท์: 4827 ºC
- โบรอน: 3927 ºC
- โมลิบดีนัม: 4639 ºC
- ออสเมียม: 5012 ºC
- ทังสเตน: 5930 ºC
จุดหลอมเหลว
จุดหลอมเหลวคืออุณหภูมิที่สารเปลี่ยนจากสถานะของแข็งเป็นของเหลว
อุณหภูมิที่ของแข็งกลายเป็นของเหลวเรียกว่าจุดหลอมเหลว และระหว่างการเปลี่ยนสถานะของแข็งกับของเหลว อุณหภูมิจะคงที่ ในกรณีนี้ ความร้อนจะถูกส่งไปยังระบบจนกว่าอุณหภูมิจะสูงขึ้นเพียงพอสำหรับระบบถึง ความเคลื่อนไหว ของเขา อนุภาค ในโครงสร้างที่เป็นของแข็งนั้นยิ่งใหญ่กว่าซึ่งทำให้พวกมันแยกตัวและไหลไปสู่เฟสของเหลว
จุดหลอมเหลวยังขึ้นอยู่กับความดันและโดยทั่วไปจะเท่ากับจุดเยือกแข็งของสสาร (ซึ่งของเหลวจะกลายเป็นของแข็งเมื่อถูกทำให้เย็นลงเพียงพอ) สำหรับส่วนใหญ่ สาร.
จุดเยือกแข็ง
จุดเยือกแข็งอยู่ตรงข้ามกับจุดหลอมเหลว กล่าวคือ อุณหภูมิที่ของเหลวหดตัว อนุภาคของมันจะสูญเสียการเคลื่อนไหวและได้รับ โครงสร้าง แข็งขึ้น ทนต่อการเสียรูป และหน่วยความจำรูปร่าง (เอกลักษณ์ของสารใน สถานะของแข็ง). นั่นคืออุณหภูมิที่ของเหลวกลายเป็นของแข็ง การควบรวมกิจการต้องมีการจัดหา พลังงานแคลอรี่ กับระบบในขณะที่การแช่แข็งต้องใช้พลังงานความร้อน (ความเย็น)
ในทางกลับกัน จุดเยือกแข็งก็ขึ้นอยู่กับความดันด้วย ตัวอย่างคือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อน้ำเย็นลงที่อุณหภูมิ 0ºC ถึง 1 atm เมื่อน้ำแข็งกลายเป็นน้ำแข็ง หากระบายความร้อนด้วยแรงดันที่แตกต่างจาก 1 atm มาก ผลลัพธ์อาจแตกต่างกันมาก เช่น หากความดันสูงขึ้นมาก อาจใช้เวลาในการแช่แข็งเนื่องจากจุดเยือกแข็งลดลง
จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของน้ำ
น้ำมักถูกใช้เป็นมาตรฐานในการวัดจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสาร โดยทั่วไป ที่ความดันปกติ จุดเดือดคือ 100ºC และจุดหลอมเหลวคือ 0ºC (ในกรณีของน้ำแข็ง) ซึ่งอาจแตกต่างกันอย่างมากในกรณีที่ น้ำ มีสารอื่น ๆ ละลายอยู่ในนั้น ของเหลวหรือของแข็ง เช่น น้ำทะเล อุดมไปด้วยเกลือ ซึ่งจะปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของมัน
ผลกระทบของแรงกดดันก็สังเกตเห็นได้ชัดเจนเช่นกัน เป็นที่ทราบกันว่าที่ 1 atm จุดเดือดของน้ำคือ 100 ºC แต่เมื่อไปถึง 0.06 atm เราจะแปลกใจที่สังเกตเห็นว่าการเดือดเกิดขึ้นที่ 0 ºC (แทนที่จะแช่แข็ง)