- Điểm sôi là gì?
- Điểm sôi được tính như thế nào?
- Ví dụ về điểm sôi
- Độ nóng chảy
- Điểm đóng băng
- Điểm nóng chảy và điểm sôi của nước
Chúng tôi giải thích điểm sôi là gì và nó được tính như thế nào. Các ví dụ về điểm sôi. Điểm nóng chảy và đóng băng.
Điểm sôi là gì?
Điểm sôi là nhiệt độ cái mà Sức ép hơi nước từ chất lỏng (áp suất do pha khí tác dụng lên pha lỏng trong hệ kín ở một nhiệt độ nhất định) bằng áp suất bao quanh chất lỏng. Khi điều này xảy ra, chất lỏng chuyển thành khí.
Điểm sôi là một đặc tính phụ thuộc mạnh mẽ vào áp suất môi trường xung quanh. Một chất lỏng chịu áp suất rất cao sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn so với khi ta chịu áp suất thấp hơn, tức là sẽ lâu hóa hơi hơn khi chúng ta chịu áp suất cao. Do những thay đổi về điểm sôi này, IUPAC đã xác định điểm sôi tiêu chuẩn: đó là nhiệt độ tại đó chất lỏng chuyển thành hơi ở áp suất 1 bar.
Một điểm quan trọng là nhiệt độ sôi của một chất không thể tăng lên vô hạn. Khi chúng ta tăng nhiệt độ của một chất lỏng để vượt qua nhiệt độ sôi của nó và vẫn tiếp tục tăng nó, chúng ta đạt đến một nhiệt độ gọi là "nhiệt độ tới hạn". Nhiệt độ tới hạn là nhiệt độ mà trên đó chất khí không thể chuyển hóa thành chất lỏng bằng cách tăng áp suất, nghĩa là nó không thể hóa lỏng. Ở nhiệt độ này, không có pha lỏng hay pha hơi xác định.
Nhiệt độ sôi là khác nhau đối với mỗi chất. Tính chất này phụ thuộc vào khối lượng phân tử của chất và loại lực liên phân tử mà nó thể hiện (liên kết hydro, lưỡng cực vĩnh cửu, lưỡng cực cảm ứng), lần lượt phụ thuộc vào chất đó là cộng hóa trị có cực hay cộng hóa trị không cực (không cực).
Khi nhiệt độ của một chất dưới nhiệt độ sôi của nó, chỉ một phần của phân tử nằm trên bề mặt của nó sẽ có Năng lượng đủ để phá vỡ sức căng bề mặt của chất lỏng và thoát vào pha hơi. Mặt khác, khi nhiệt được cung cấp cho hệ thống, làm tăng Sự hỗn loạn của hệ thống (khuynh hướng mất trật tự của các phần tử của hệ thống).
Điểm sôi được tính như thế nào?
Sử dụng phương trình Clausius-Clapeyron, các chuyển pha của một hệ thống bao gồm một thành phần đơn lẻ có thể được đặc trưng. Phương trình này có thể dùng để tính nhiệt độ sôi của các chất và được áp dụng như sau:
Ở đâu:
P1 là áp suất bằng 1 bar, hoặc tính bằng khí quyển (0,986923 atm)
T1 là nhiệt độ sôi (điểm sôi) của thành phần, được đo ở áp suất 1 bar (P1) và được biểu thị bằng độ Kelvin (K).
P2 là áp suất hơi của thành phần tính bằng bar hoặc atm.
T2 là nhiệt độ thành phần (tính bằng độ Kelvin) tại đó áp suất hơi P2 được đo.
𝚫H là sự thay đổi entanpi của hóa hơi trung bình trên phạm vi nhiệt độ đang được tính toán. Nó được biểu thị bằng J / mol hoặc các đơn vị năng lượng tương đương.
R là hằng số khí tương đương với 8,314 J / Kmol
ln là logarit tự nhiên
Nhiệt độ sôi (điểm sôi) T1 được xóa
Ví dụ về điểm sôi
Một số điểm sôi đã biết và được ghi lại ở điều kiện áp suất thường (1 atm) như sau:
- Nước uống: 100 ºC
- Heli: -268,9 ºC
- Hydro: -252,8 ºC
- Canxi: 1484 ºC
- Berili: 2471 ºC
- Silicon: 3265 ºC
- Carbon ở dạng than chì: 4827 ºC
- Boron: 3927 ºC
- Molypden: 4639 ºC
- Osmium: 5012 ºC
- Vonfram: 5930 ºC
Độ nóng chảy
Nhiệt độ nóng chảy là nhiệt độ tại đó một chất chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng.
Nhiệt độ mà chất rắn chuyển thành chất lỏng được gọi là nhiệt độ nóng chảy và trong quá trình chuyển pha rắn-lỏng, nhiệt độ được giữ không đổi. Trong trường hợp này, nhiệt được cung cấp cho hệ thống cho đến khi nhiệt độ của nó tăng lên đủ để hệ thống sự chuyển động của anh vật rất nhỏ trong cấu trúc rắn lớn hơn, khiến chúng tách ra và chảy về phía pha lỏng.
Điểm nóng chảy cũng phụ thuộc vào áp suất và nói chung bằng với điểm đóng băng của vật chất (tại đó chất lỏng trở nên rắn khi được làm lạnh đủ) đối với hầu hết vật liệu xây dựng.
Điểm đóng băng
Điểm đóng băng ngược lại với điểm nóng chảy, nghĩa là, nhiệt độ mà chất lỏng co lại, các hạt của nó mất chuyển động và có kết cấu cứng hơn, chống biến dạng và bộ nhớ hình dạng (duy nhất cho các chất trong thể rắn). Đó là, nó là nhiệt độ mà chất lỏng biến thành chất rắn. Việc sáp nhập yêu cầu cung cấp năng lượng calo đến hệ thống, trong khi đóng băng yêu cầu loại bỏ nhiệt năng (làm mát).
Mặt khác, điểm đông đặc còn phụ thuộc vào áp suất. Một ví dụ là điều gì xảy ra khi nước được làm lạnh đến nhiệt độ từ 0ºC đến 1 atm, khi nó đóng băng và biến thành nước đá. Nếu nó được làm lạnh đến một áp suất rất khác với 1 atm, kết quả có thể rất khác, ví dụ, nếu áp suất cao hơn nhiều, có thể mất thời gian để đóng băng, vì điểm đóng băng của nó giảm.
Điểm nóng chảy và điểm sôi của nước
Nước thường được dùng làm chất chuẩn khi đo nhiệt độ nóng chảy và điểm sôi của các chất. Nói chung, ở áp suất bình thường, điểm sôi của nó là 100ºC và điểm nóng chảy của nó là 0ºC (trong trường hợp nước đá). Điều này có thể thay đổi rất nhiều trong các trường hợp Nước uống có các chất khác hòa tan trong nó, lỏng hoặc rắn, chẳng hạn như nước biển, giàu muối, làm thay đổi các đặc tính vật lý và hóa học của nó.
Tác động của áp suất cũng rất đáng chú ý. Người ta biết rằng ở 1 atm, điểm sôi của nước là 100 ºC, nhưng lấy nó đến 0,06 atm, chúng ta sẽ ngạc nhiên khi nhận thấy rằng sự sôi xảy ra ở 0 ºC (thay vì đóng băng).