Ορισμός σημείου βρασμού

Το σημείο βρασμού μιας ουσίας ορίζεται ως η θερμοκρασία στην οποία η τάση ατμών σε ισορροπία με την εν λόγω ουσία σε υγρή κατάσταση γίνεται ίση με την εξωτερική πίεση. Αυτό σημαίνει ότι, σε αντίθεση με αυτό που μας έμαθαν ως παιδιά, οι ουσίες δεν έχουν ούτε ένα σημείο βρασμού. Για παράδειγμα, το σημείο βρασμού του νερού δεν είναι πάντα 100 °C, αφού το σημείο βρασμού εξαρτάται από την εξωτερική πίεση του υγρού.

Στην πραγματικότητα, το νερό βράζει μόνο στους 100°C όταν η εξωτερική πίεση είναι ακριβώς 1 atm, και αντίθετα με ό,τι μας είπαν, η ατμοσφαιρική πίεση δεν είναι σχεδόν ποτέ ακριβώς 1 atm, ακόμη και στο επίπεδο της θάλασσας.

Τι δεν είναι το σημείο βρασμού;

Παρά το γεγονός ότι έχουμε ήδη διευκρινίσει τον πραγματικό ορισμό του σημείου βρασμού ενός υγρού, πρέπει να σημειωθεί ότι υπάρχει ένας άλλος πολύ διαδεδομένος ορισμός, αλλά αυτός, ωστόσο, είναι εντελώς λάθος. Αυτή είναι η ιδέα ότι το σημείο βρασμού είναι η θερμοκρασία στην οποία ένα υγρό αλλάζει σε αέρια κατάσταση ή η θερμοκρασία στην οποία συμβαίνει η αλλαγή φάσης από την υγρή στην αέρια κατάσταση.

Αυτή η ιδέα βασίζεται στην καθημερινή εμπειρία σύμφωνα με την οποία, όταν το νερό θερμαίνεται μέχρι το σημείο βρασμού του, αρχίζει να βράζει και συνεχίζει μέχρι να εξατμιστεί τελείως. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετοί λόγοι για τους οποίους αυτές οι παρατηρήσεις μας οδηγούν σε λάθος συμπέρασμα.

Στη συνέχεια, θα εξηγήσουμε γιατί αυτός ο ορισμός είναι λανθασμένος και επίσης θα παρέχουμε δύο πρόσθετες έννοιες που σχετίζονται με το σημείο βρασμού.

Βρασμός έναντι εξάτμισης

Ο κύριος λόγος που πολλοί άνθρωποι έχουν λάθος ιδέα για το σημείο βρασμού είναι επειδή μπερδεύουν το βρασμό με τη διαδικασία της εξάτμισης ή της εξάτμισης. Πράγματι, και οι δύο διαδικασίες περιλαμβάνουν ένα βήμα από την υγρή κατάσταση στην αέρια κατάσταση. Ωστόσο, η κύρια διαφορά είναι ότι η εξάτμιση ή η εξάτμιση είναι μια διαδικασία που συμβαίνει συνεχώς σε οποιαδήποτε θερμοκρασία. Η εξάτμιση είναι ο λόγος που τα ρούχα στεγνώνουν μετά το πλύσιμο απλά αερίζοντάς τα. Όπως μπορούμε εύκολα να επαληθεύσουμε, τα βρεγμένα ρούχα δεν φτάνουν στο σημείο βρασμού του νερού όταν στεγνώνουν στον ήλιο, πολύ περισσότερο στη σκιά.

Η εξάτμιση θεωρείται γενικά επιφανειακό φαινόμενο, γι’ αυτό και το νερό εξατμίζεται πιο γρήγορα όταν απλώνεται σε μια ευρεία επιφάνεια παρά όταν η ίδια ποσότητα νερού περιέχεται σε ένα ποτήρι, για παράδειγμα.

Από την άλλη πλευρά, η διαδικασία βρασμού, που νοείται ως η στιγμή κατά την οποία ο βρασμός σπάει και σχηματίζονται φυσαλίδες υδρατμών μέσα στο υγρό, είναι ένα φαινόμενο μάζας, όχι επιφανειακό. Κατά τη διάρκεια του βρασμού, δημιουργούνται φυσαλίδες ατμού των οποίων η εσωτερική πίεση, ίση με την ατμοσφαιρική πίεση, είναι ικανή να αντέξει την εν λόγω πίεση χωρίς να καταρρεύσει. Στην πραγματικότητα, η πίεση αυτών των φυσαλίδων είναι στην πραγματικότητα ελαφρώς υψηλότερη από την ατμοσφαιρική πίεση, αφού πρέπει επίσης να αντέχει την πίεση της στήλης υγρού από πάνω της.

Έτσι, κατά τη διάρκεια του βρασμού, σχηματίζονται μικροί θύλακες εξάτμισης σε όλο το υγρό, επιταχύνοντας σημαντικά τη διαδικασία εξάτμισης που διαφορετικά θα γινόταν μόνο στην επιφάνεια.

κανονικά και τυπικά σημεία βρασμού

Όπως μόλις είδαμε, το σημείο βρασμού ενός υγρού ποικίλλει ανάλογα με την πίεση. Όσο χαμηλότερη είναι η εξωτερική πίεση, τόσο χαμηλότερο είναι συνήθως το σημείο βρασμού, καθώς απαιτείται μικρότερη αύξηση της θερμοκρασίας για να φτάσει η πίεση των ατμών στην εξωτερική πίεση.

Αλλά τότε γιατί λέγεται πάντα ότι το νερό βράζει στους 100 °C; Και γιατί μπορούμε να βρούμε ολόκληρους πίνακες όπου αναφέρονται τα σημεία βρασμού διαφορετικών ουσιών;

Ο λόγος είναι γιατί υπάρχουν δύο επιπλέον ορισμοί του σημείου βρασμού που αναφέρονται σε τιμές που είναι μοναδικές και χαρακτηριστικές για κάθε ουσία. Μιλάμε για τα κανονικά και τυπικά σημεία βρασμού .

Ορισμός κανονικού σημείου βρασμού

Ως κανονικό σημείο βρασμού ορίζεται το σημείο βρασμού μιας ουσίας όταν η εξωτερική πίεση είναι 1 atm. Επομένως, και με δεδομένη την έννοια του σημείου βρασμού που έχει ήδη παρουσιαστεί, μπορούμε να ορίσουμε το κανονικό σημείο βρασμού ως τη θερμοκρασία στην οποία η τάση ατμών ενός υγρού γίνεται ίση με 1 atm.

Το γεγονός ότι αυτός ο ορισμός καθορίζει την πίεση στην οποία προσδιορίζεται το σημείο βρασμού διασφαλίζει ότι κάθε ουσία έχει μόνο ένα κανονικό σημείο βρασμού. Όταν λοιπόν λέμε ότι το σημείο βρασμού του νερού είναι 100 °C, κάνουμε λάθος. Θα πρέπει να πούμε ότι το κανονικό σημείο βρασμού του νερού είναι 100 °C. Η συντριπτική πλειοψηφία των σημείων βρασμού που βρίσκουμε στους πίνακες φυσικών και χημικών ιδιοτήτων είναι στην πραγματικότητα κανονικά σημεία βρασμού.

Τυπικός ορισμός σημείου βρασμού

Για πολλά χρόνια 1 atm θεωρούνταν η τυπική ατμοσφαιρική πίεση. Ωστόσο, η ατμόσφαιρα ως μονάδα πίεσης παρουσιάζει ορισμένα μειονεκτήματα που σχετίζονται με τη μετατροπή της σε διαφορετικά συστήματα μονάδων, καθώς δεν αντιστοιχεί σε ένα αναπόσπαστο πολλαπλάσιο ή υποπολλαπλάσιο οποιασδήποτε από τις μονάδες πίεσης των άλλων συστημάτων μονάδων. Για παράδειγμα, 1 atm ισούται με 101.325 ή 1.01325. 10 ⁵ Pa. Από την άλλη πλευρά, η μπάρα είναι μια μονάδα πίεσης της οποίας η τιμή είναι πολύ παρόμοια με αυτή της 1 ατμόσφαιρας, αλλά που αντιπροσωπεύει ακριβώς 100.000 ή 10 5 ^Pa , που είναι η μονάδα πίεσης στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων.

Λόγω της μικρής διαφοράς και των πλεονεκτημάτων από τη χρήση της ράβδου αντί της ατμόσφαιρας, η τυπική πίεση θεωρείται πλέον 1 bar και η πίεση 1 atm μετονομάστηκε σε κανονική πίεση. Πολλές από τις ιδιότητες που μετρήθηκαν στο παρελθόν σε πίεση 1 atm αναφέρονται τώρα στο 1 bar και συχνά αναφέρονται ως τυπικές ποσότητες. Τούτου λεχθέντος, το τυπικό σημείο βρασμού ορίζεται ως το σημείο βρασμού μιας ουσίας σε πίεση 1 bar ή 10 5 ^Pa . Αυτό είναι το ίδιο με το να λέμε ότι το τυπικό σημείο βρασμού είναι η θερμοκρασία στην οποία η πίεση του ατμού μιας ουσίας φτάνει το 1 bar.

βιβλιογραφικές αναφορές

εξειδικευμένα γλωσσάρια. (2017, 12 Ιουνίου). Κανονικό σημείο βρασμού [Κανονικό σημείο βρασμού] (Χημεία) . https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/punto-de-ebullicion-normal

Ondarse Álvarez, D. (2021, 15 Ιουλίου). Σημείο βρασμού – Έννοια, πώς υπολογίζεται και παραδείγματα . Εννοια. https://concepto.de/punto-de-ebullicion/

STREPHONSAYS. (ν). Διαφορά μεταξύ κανονικού σημείου βρασμού και τυπικού σημείου βρασμού . https://en.strephonsays.com/normal-boiling-point-and-standard-boiling-point-11457