Определение на точката на кипене

Точката на кипене на дадено вещество се определя като температурата, при която налягането на парите в равновесие със споменатото вещество в течно състояние става равно на външното налягане. Това означава, че за разлика от това, което са ни учили като деца, веществата нямат една точка на кипене. Например, точката на кипене на водата не винаги е 100 °C, тъй като точката на кипене зависи от външното налягане на течността.

Всъщност водата кипи само при 100°C, когато външното налягане е точно 1 atm, и противно на това, което ни е казано, атмосферното налягане почти никога не е точно 1 atm, дори на морското равнище.

Какво не е точка на кипене?

Въпреки факта, че вече изяснихме истинската дефиниция на точката на кипене на течността, трябва да се отбележи, че има и друга много разпространена дефиниция, която обаче е напълно погрешна. Това е идеята, че точката на кипене е температурата, при която течността преминава в газообразно състояние или температурата, при която настъпва фазовата промяна от течно състояние в газообразно състояние.

Тази идея се основава на ежедневния опит, според който, когато водата се нагрее до точката на кипене, тя започва да кипи и продължава, докато се изпари напълно. Въпреки това има няколко причини, поради които тези наблюдения ни водят до погрешно заключение.

По-нататък ще обясним защо това определение е погрешно и ще предоставим две допълнителни концепции, свързани с точката на кипене.

Кипене срещу изпаряване

Основната причина много хора да имат грешна представа за точката на кипене е, че бъркат кипенето с процеса на изпаряване или изпаряване. Всъщност и двата процеса включват стъпка от течно състояние към газообразно състояние. Основната разлика обаче е, че изпаряването или изпаряването е процес, който се случва постоянно при всяка температура. Изпарението е причината дрехите да изсъхват след пране само чрез проветряване. Както лесно можем да проверим, мокрите дрехи не достигат точката на кипене на водата, когато се сушат на слънце, още по-малко на сянка.

Изпарението обикновено се счита за повърхностно явление, поради което водата се изпарява по-бързо, когато е разпръсната върху широка повърхност, отколкото когато същото количество вода се съдържа в чаша например.

От друга страна, процесът на кипене, разбиран като момент, в който кипенето се прекъсва и в течността се образуват мехурчета от водна пара, е масово явление, а не повърхностно. По време на кипенето се генерират парни мехурчета, чието вътрешно налягане, равно на атмосферното налягане, е в състояние да издържи това налягане, без да се разпадне. Всъщност налягането на тези мехурчета всъщност е малко по-високо от атмосферното налягане, тъй като трябва да издържа и на налягането на колоната течност над него.

Така че, по време на кипене, малки джобове от изпарение се образуват в цялата течност, което значително ускорява процеса на изпаряване, който иначе би се случил само на повърхността.

нормални и стандартни точки на кипене

Както току-що видяхме, точката на кипене на течността варира в зависимост от налягането. Колкото по-ниско е външното налягане, толкова по-ниска е обикновено точката на кипене, тъй като е необходимо по-малко повишаване на температурата, за да може налягането на парите да достигне външното налягане.

Но защо тогава винаги се казва, че водата кипи при 100 °C? И защо можем да намерим цели таблици, където се съобщават точките на кипене на различни вещества?

Причината е, че има две допълнителни дефиниции на точката на кипене, които се отнасят до стойности, които са уникални и характерни за всяко вещество. Говорим за нормалните и стандартните точки на кипене .

Определение за нормална точка на кипене

Нормалната точка на кипене се определя като точка на кипене на вещество, когато външното налягане е 1 atm. Следователно и предвид концепцията за точката на кипене, която вече беше представена, можем да определим нормалната точка на кипене като температурата, при която налягането на парите на течност става равно на 1 atm.

Фактът, че това определение уточнява налягането, при което се определя точката на кипене, гарантира, че всяко вещество има само една нормална точка на кипене. Така че, когато казваме, че точката на кипене на водата е 100 °C, ние правим грешка. Трябва да кажем, че нормалната точка на кипене на водата е 100 °C. По-голямата част от точките на кипене, които намираме в таблиците с физични и химични свойства, всъщност са нормални точки на кипене.

Стандартна дефиниция на точката на кипене

В продължение на много години 1 atm се счита за стандартно атмосферно налягане. Атмосферата обаче като единица за налягане има някои недостатъци, свързани с нейното преобразуване в различни системи от единици, тъй като тя не съответства на цяло кратно или подкратно на нито една от единиците за налягане на другите системи от единици. Например 1 atm е равен на 101,325 или 1,01325. 10 ⁵ Pa. От друга страна, барът е единица за налягане, чиято стойност е много подобна на тази на 1 атмосфера, но представлява точно 100 000 или 10 5 ^Pa , което е единицата за налягане в Международната система от единици.

С оглед на малката разлика и ползите от използването на бара вместо атмосферата, стандартното налягане вече се счита за 1 бар, а налягането от 1 атм е преименувано на нормално налягане. Много от свойствата, които са били измервани в миналото при налягане от 1 atm, сега се отчитат при 1 bar и често се наричат ​​стандартни количества. Въпреки това, стандартната точка на кипене се определя като точката на кипене на дадено вещество при налягане от 1 бар или 10 5 ^Pa . Това е същото като да кажете, че стандартната точка на кипене е температурата, при която налягането на парите на веществото достига до 1 бар.

Препратки

специализирани речници. (2017, 12 юни). Нормална точка на кипене [Нормална точка на кипене] (Химия) . https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/punto-de-ebullicion-normal

Ondarse Álvarez, D. (2021 г., 15 юли). Точка на кипене – Концепция, как се изчислява и примери . Концепция. https://concepto.de/punto-de-ebullicion/

СТРЕФОНСАЙС. (nd). Разлика между нормална точка на кипене и стандартна точка на кипене . https://en.strephonsays.com/normal-boiling-point-and-standard-boiling-point-11457