Kookpunt en druk: relatie, impact, effect, hoe en waarom

In dit artikel zullen we de relatie tussen het kookpunt en de druk op het oppervlak en de impact en het effect op elkaar bestuderen.

Op een bepaald temperatuurpunt is de druk in de vloeistof die wordt behandeld als de dampdruk gelijk aan de druk van de omgeving rond die vloeistof. De neiging van moleculen van een vloeistof om eruit te ontsnappen wordt behandeld als de dampdruk van die vloeistof.

Laten we in de volgende sectie de kookpunt- en drukdefinities bespreken.

Kookpunt en druk zijn de twee fysische eigenschappen van een vloeistof.

De vloeibare toestand van een stof wordt bij een bepaalde temperatuurwaarde omgezet in een gasvormige fase, en het is bekend dat deze temperatuur het kookpunt van die stof is. In het algemeen is de grootte van de kracht die verticaal (loodrecht) op het oppervlak van een lichaam (systeem) wordt uitgeoefend voor een oppervlakte-eenheid en wordt gezegd dat deze uitgeoefende kracht over het gebied wordt verdeeld.

Het volgende deel behandelt de veranderingen in kookpunt onder invloed van druk.

Verandert het kookpunt met druk?

Ja, het kookpunt verandert met druk.

We leren dat het kookpunt onvermijdelijk zal variëren afhankelijk van de omgevingsdruk. De verband tussen kookpunt en druk is directe evenredigheid. Omdat de druk daar lager is, dwingt dit op zijn beurt de vloeistof ook een lagere dampspanning te bezitten, en dit kan worden bereikt door een zeer kleine hoeveelheid warmte te verbruiken.

Vervolgens zullen we onderzoeken hoe het kookpunt verandert met de druk.  

Hoe verandert het kookpunt met druk?

Er wordt waargenomen dat er minder druk wordt geassocieerd met de lagere waarde van het kookpunt en vice versa.

We kunnen zien dat een lager kookpunt meestal wordt waargenomen op relatief grotere hoogten. Omdat de druk daar lager is, en op zijn beurt, dwingt het de vloeistof ook een lagere dampdruk te hebben, en dit kan worden bereikt door een uitgave van een zeer kleine hoeveelheid warmte.

Laten we nu het effect van druk op het kookpunt.

Wat is het effect van druk op het kookpunt?

Het voor de hand liggende effect van druk op het kookpunt van de vloeistof wordt hieronder gegeven,

Een verhoging van het kookpunt (tot a kritisch punt) wordt altijd gezien wanneer de druk van de omgeving verandert naar een hogere waarde. Zo blijkt de vloeistof omgeven door een vacuüm een ​​lager kookpunt te hebben dan atmosferische druk.

dwz het kookpunt wijkt steeds af van de invloed van de omgevingsdruk in de omgeving van de vloeistof.

Hier concentreren we ons op het proces dat betrokken is bij de verhoging van het kookpunt door druk.

 

Waarom neemt het kookpunt toe met druk?

 Het interne proces dat betrokken is bij het fenomeen van het bereiken van het kookpunt is,

Als de atmosferische druk rond de vloeistof groot is, moet er meer warmte worden toegevoerd om de dampdruk van de vloeistof te verhogen zodat deze overeenkomt met de omgevingsdruk op het oppervlak.

Zodat het de atmosferische druk kan overwinnen en dampen in de vloeistof kan vormen die eruit zouden koken in de omgeving, dwingt dit het kookpunt van de vloeistof te verhogen naarmate de druk toeneemt en vice versa.

Hoe wordt het kookpunt van water gemeten bij verschillende drukken?

Er zijn veel formules beschikbaar voor het berekenen van kookpunten met betrekking tot druk.

Over het algemeen vindt het kookproces plaats wanneer de dampdruk van de vloeistof overeenkomt met de atmosferische druk op de vloeistof. Zoals hierboven vermeld, kunnen we verschillende formules gebruiken om het kookpunt van water te berekenen. Een daarvan is het gebruik van een reeds bekend kookpunt op zeeniveau.

Vervolgens zullen we dampdruk en kookpunt bespreken.

Dampspanning en kookpunt

Zowel de dampdruk als het kookpunt zijn de fysische eigenschappen van een vloeistof.

In een gesloten systeem met een bepaalde temperatuur wordt de hoeveelheid druk die door de verschillende fasen van damp bij evenwichts- (thermodynamische) omstandigheden wordt uitgeoefend, de evenwichtsdampdruk van dat systeem genoemd. Het is niets anders dan de verdampingssnelheid van een vloeistof.

De vloeibare toestand van een stof wordt bij een bepaalde temperatuurwaarde omgezet in een gasvormige fase, en het is bekend dat deze temperatuur het kookpunt van die stof is.

 

Dampdruk en kookpuntrelatie

De dampdruk van de vloeistof heeft direct invloed op het kookpunt.

Hoewel de dampdruk en de atmosferische druk met elkaar verbonden zijn, zijn ze verschillend gerelateerd aan het kookpunt. Wanneer er een afname van het kookpunt van de vloeistof optreedt, is er een merkbare toename van de dampdruk van de vloeistof.

Kan het bovenstaande feit overbrengen door een grafiek van dampdruk uit te zetten tegen de temperatuur. Zo heeft methylchloride, dat de hoogste dampdruk heeft, het laagste kookpunt.

Dampdruk en kookpuntvergelijking

Het verband tussen de dampdruk en het kookpunt kan worden weergegeven door een onderstaande vergelijking.

De Clausius-Clapeyron-vergelijking geeft de snelheid van verandering in kookpunt met betrekking tot de dampdruk

(P1/P2)=−ΔH{ R(1/T1−1/T2)}. Waar R=0.008314 Kj/mol⋅K

Het volgende gedeelte is een bijdrage aan een aantal veelgestelde vragen in deze regio.

Veelgestelde vragen| Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen verdampen en koken?

Zowel het verdampen als het koken is de vorming van dampen.

 Het verschil is dat verdamping een fenomeen is dat volledig verband houdt met het oppervlak van de vloeistof, en hier bevinden zich alleen die vloeistofmoleculen die uit de vloeistof lijken te ontsnappen aan het oppervlak en worden niet aan één kant begrensd door vloeistofdruk.

Daarentegen hebben alle aanwezigen overal in de vloeistof de neiging om te ontsnappen. Bij het koken worden de dampen of bellen zelfs in de vloeistof gevormd.

 

Beschrijf het verband tussen het kookpunt en de druk?

De relatie tussen de twee fysische eigenschappen, namelijk de druk en het kookpunt, is,

De druk gemeten boven het oppervlak van de vloeistof heeft rechtstreeks invloed op de temperatuur- waarbij het in dampen verandert. Het moet meer energie verbruiken om een ​​vloeistof te laten koken wanneer er een atmosferische druk van een hogere waarde omheen staat.

 

Wat gebeurt er met het kookpunt van de vloeistof als deze omhoog gaat?

De atmosferische omstandigheden van de regio beïnvloeden het kookproces en beïnvloeden op hun beurt het kookpunt.

Op grotere hoogte blijkt dat de luchtdruk in dat gebied lager is in vergelijking met de lagere luchtdruk elevaties. Deze lage druk zorgt voor een toestand zodat het zelfs met minder warmte mogelijk wordt om het kookpunt te bereiken, aangezien het voldoende is om een ​​dampdruk te verkrijgen die gelijk is aan die van de atmosferische druk.

 

Hoe vind je het kookpunt in een grafiek van temperatuur versus dampdruk?

De grafiek van temperatuur versus dampdruk bestaat uit een lineaire grafiek.

De horizontale lijn getrokken vanaf de standaard druk, wanneer geëxtrapoleerd, zou bij temperatuur samenkomen indien verlengd door een rechte lijn. Deze bepaalde verkregen temperatuur zou het kookpunt van de vloeistof vertegenwoordigen. Ook is de druk op dit punt gelijk aan de dampdruk in de vloeistof.

 

Wat gebeurt er als de dampdruk van de vloeistof wordt verlaagd?

Wanneer de dampdruk van een vloeistof wordt verlaagd, is er een duidelijke variatie in het kookpunt van die vloeistof.

Door de waarneming concluderen we dat het kookpunt de neiging heeft te stijgen tijdens de afname van de dampdruk gemeten in de vloeistof, aangezien er een grote hoeveelheid energie nodig zou zijn om de vloeistof zijn druk te synchroniseren met de omgevingsdruk. Dit synchrone gedrag blijkt op te treden bij het kookpunt.

 

Wat is de reden voor de daling van het kookpunt door druk?

De atmosferische druk heeft een duidelijk effect op het kookpunt van de vloeistof.

Het kookpunt bereikt een hogere temperatuurwaarde wanneer de atmosferische druk rond de vloeistof toeneemt. Evenzo, op grotere hoogten, wanneer de luchtdruk de neiging heeft te verminderen, verandert de vloeistof in dampen bij een lagere temperatuurwaarde (kookpunt);

dit is te wijten aan de reden dat de moleculen in de vloeistof nu minder snelheid nodig hebben om naar de omgeving te gaan.

 

Hoe verschillend beïnvloeden het smeltpunt en de kookpunten door druk?

Heeft de druk een vergelijkbaar maar ander effect op het koken en? Smeltpunten?

Wanneer de fase van een stof verandert van vast naar vloeibaar, dwz wanneer er sprake is van smelten, treden ook veranderingen in het volume op. Afhankelijk van dit volumeverschil, smeltpunt heeft de neiging toe of af te nemen wanneer er druk wordt uitgeoefend.

Daarentegen, telkens wanneer de druk wordt uitgeoefend, blijkt altijd dat het kookpunt wordt verhoogd.

 

Waarom leidt een verhoging van de druk tot een verhoging van het kookpunt?

De toename van het kookpunt geassocieerd met de drukverhoging is vanwege een verandering in de energie die nodig is om dampen te vormen.

Laten we eens kijken naar een bepaalde hoeveelheid vloeistof en de atmosferische druk aan het oppervlak verhogen. Bij observatie kunnen we zien dat nu de energie die nodig is om bellen of dampen te vormen en om te zetten in een gasfase, meer zal zijn. Op hun beurt beginnen meer moleculen met hoge energie te botsen om uit de vloeistof te ontsnappen.

Hoe verklaar je het kookpuntdiagram?

Een kookpuntdiagram kan worden gedefinieerd als een grafiek van twee grootheden.

Bij constante druk is de grafiek van kookpunten van een mengsel van vloeistoffen versus het dampevenwicht van dat binaire mengsel een kookpuntdiagram.

 

Waarom is het kookpunt van water op grotere hoogten niet 100 graden Celsius?

Het kookpunt wordt ook beïnvloed door veranderingen in hoogten, en de dichtheid van lucht is minder op grotere hoogten.

Op zeeniveau wordt dampdruk bereikt bij een temperatuur van 100 graden Celsius, en daarom kookt water bij deze temperatuur. Dienovereenkomstig, naarmate we hoger en hoger boven de zeespiegel komen, wordt de temperatuur die nodig is om de voldoende dampdruk te bereiken steeds lager; dit houdt in dat bij een lage temperatuur zelf het water kan koken.

dat wil zeggen, het water kookt bij een temperatuur waarbij de atmosferische druk gelijk is aan de dampdruk.

 

Wat is de theorie achter de werking van een snelkookpan?

Het principe waarop de snelkookpan werkt wordt gegeven door,

In een snelkookpan is de binnenkant op een hogere temperatuur dan het kookpunt van water onder hoge druk; dit komt door het feit dat we bij hogere druk een hogere temperatuur moeten bereiken om water te laten koken. Dit gebeurt niet in een normaal vat.

kookpunt en druk
Afbeelding credits: pixabay gratis afbeeldingen

Wat zijn de verschillende methoden om het kookpunt te vinden?

Er zijn veel methoden waarmee we het kookpunt van een vloeistof kunnen vinden,

  • Door vergelijkingen te gebruiken
  • nomogram gebruiken
  • Door online rekenmachines
  • Met behulp van grafieken en tabellen.

Lees ook: