Definirea punctului de fierbere

Punctul de fierbere al unei substanțe este definit ca temperatura la care presiunea vaporilor în echilibru cu respectiva substanță în stare lichidă devine egală cu presiunea externă. Aceasta înseamnă că, spre deosebire de ceea ce am fost învățați în copilărie, substanțele nu au un singur punct de fierbere. De exemplu, punctul de fierbere al apei nu este întotdeauna 100 °C, deoarece punctul de fierbere depinde de presiunea exterioară a lichidului.

De fapt, apa fierbe doar la 100°C când presiunea externă este exact de 1 atm și, contrar a ceea ce ni s-a spus, presiunea atmosferică nu este aproape niciodată exact 1 atm, chiar și la nivelul mării.

Ce nu este punctul de fierbere?

În ciuda faptului că am clarificat deja definiția reală a punctului de fierbere al unui lichid, trebuie menționat că există o altă definiție foarte răspândită, dar aceasta este totuși complet greșită. Aceasta este ideea că punctul de fierbere este temperatura la care un lichid trece în stare gazoasă sau temperatura la care are loc schimbarea de fază de la starea lichidă la starea gazoasă.

Această idee se bazează pe experiența de zi cu zi conform căreia, atunci când apa este încălzită până la punctul de fierbere, începe să fiarbă și continuă până se evaporă complet. Cu toate acestea, există mai multe motive pentru care aceste observații ne conduc la o concluzie greșită.

În cele ce urmează, vom explica de ce această definiție este greșită și, de asemenea, vom oferi două concepte suplimentare legate de punctul de fierbere.

Fierbere vs. Evaporare

Principalul motiv pentru care mulți oameni au o idee greșită despre punctul de fierbere este că confundă fierberea cu procesul de evaporare sau vaporizare. Într-adevăr, ambele procese implică o etapă de la starea lichidă la starea gazoasă. Cu toate acestea, principala diferență este că evaporarea sau vaporizarea este un proces care are loc în mod constant la orice temperatură. Evaporarea este motivul pentru care hainele se usucă după spălare doar prin aerisirea lor. După cum putem verifica cu ușurință, hainele umede nu ajung la punctul de fierbere al apei atunci când se usucă la soare, cu atât mai puțin la umbră.

Evaporarea este în general considerată a fi un fenomen de suprafață, motiv pentru care apa se evaporă mai repede atunci când este răspândită pe o suprafață largă decât atunci când aceeași cantitate de apă este conținută într-un pahar, de exemplu.

Pe de altă parte, procesul de fierbere, înțeles ca momentul în care în lichid se formează întreruperi de fierbere și bule de vapori de apă, este un fenomen de masă, nu de suprafață. În timpul fierberii, se generează bule de abur a căror presiune internă, fiind egală cu presiunea atmosferică, este capabilă să reziste la presiunea menționată fără a se prăbuși. De fapt, presiunea acestor bule este de fapt puțin mai mare decât presiunea atmosferică, deoarece trebuie să reziste și la presiunea coloanei de lichid de deasupra acesteia.

Deci, în timpul fierberii, în lichidul se formează mici pungi de vaporizare, accelerând foarte mult procesul de vaporizare care altfel ar avea loc doar la suprafață.

puncte de fierbere normale și standard

După cum tocmai am văzut, punctul de fierbere al unui lichid variază în funcție de presiune. Cu cât presiunea exterioară este mai mică, cu atât este mai scăzut punctul de fierbere, deoarece este necesară o creștere mai mică a temperaturii pentru ca presiunea vaporilor să atingă presiunea externă.

Dar atunci de ce se spune mereu că apa fierbe la 100 °C? Și de ce putem găsi tabele întregi în care sunt raportate punctele de fierbere ale diferitelor substanțe?

Motivul este că există două definiții suplimentare ale punctului de fierbere care se referă la valori care sunt unice și caracteristice pentru fiecare substanță. Vorbim despre punctele de fierbere normale și standard .

Definiția punctului de fierbere normal

Punctul de fierbere normal este definit ca punctul de fierbere al unei substanțe atunci când presiunea externă este de 1 atm. Prin urmare, și având în vedere conceptul de punct de fierbere deja prezentat, putem defini punctul normal de fierbere ca fiind temperatura la care presiunea de vapori a unui lichid devine egală cu 1 atm.

Faptul că această definiție specifică presiunea la care este determinat punctul de fierbere asigură că fiecare substanță are un singur punct de fierbere normal. Deci, când spunem că punctul de fierbere al apei este de 100 °C, facem o greșeală. Ar trebui să spunem că punctul normal de fierbere al apei este de 100 °C. Marea majoritate a punctelor de fierbere pe care le găsim în tabelele de proprietăți fizice și chimice sunt de fapt puncte de fierbere normale.

Definiția standard a punctului de fierbere

Timp de mulți ani, 1 atm a fost considerată presiunea atmosferică standard. Cu toate acestea, atmosfera ca unitate de presiune prezintă unele dezavantaje legate de conversia sa în diferite sisteme unitare, deoarece nu corespunde unui multiplu sau submultiplu integral al vreuneia dintre unitățile de presiune ale celorlalte sisteme de unități. De exemplu, 1 atm este egal cu 101,325 sau 1,01325. 10 ⁵ Pa. Pe de altă parte, barul este o unitate de presiune a cărei valoare este foarte asemănătoare cu cea a 1 atmosferă, dar care reprezintă exact 100.000 sau 10 5 Pa , ^care este unitatea de presiune în Sistemul Internațional de unități.

Având în vedere mica diferență și beneficiile utilizării barului în locul atmosferei, presiunea standard este acum considerată a fi de 1 bar, iar presiunea de 1 atm a fost redenumită presiune normală. Multe dintre proprietățile care au fost măsurate în trecut la o presiune de 1 atm sunt acum raportate la 1 bar și sunt adesea denumite cantități standard. Acestea fiind spuse, punctul de fierbere standard este definit ca punctul de fierbere al unei substanțe la o presiune de 1 bar sau 10 5 ^Pa . Aceasta este același lucru cu a spune că punctul de fierbere standard este temperatura la care presiunea vaporilor unei substanțe. ajunge la 1 bar.

Referințe

glosare de specialitate. (2017, 12 iunie). Punct de fierbere normal [Punctul de fierbere normal] (Chimie) . https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/punto-de-ebullicion-normal

Ondarse Álvarez, D. (2021, 15 iulie). Punct de fierbere – Concept, cum este calculat și exemple . Concept. https://concepto.de/punto-de-ebullicion/

STREFONIZĂRI. (nd). Diferența dintre punctul de fierbere normal și punctul de fierbere standard . https://en.strephonsays.com/normal-boiling-point-and-standard-boiling-point-11457