In dit artikel zullen we nadenken over de relatie tussen het kookpunt en de temperatuur door inzicht te krijgen in verschillende omstandigheden.
Net als een smeltpunt is het kookpunt van de vloeistof een temperatuur die door de vloeistof wordt verkregen als gevolg van de toepassing van de warmte-energie die aan de vloeistof wordt toegevoerd om de fase van vloeibare naar gasvormige toestand om te zetten.
Kookpunt- en temperatuurrelatie
De relatie tussen het kookpunt en de temperatuur van de vloeistof wordt gegeven door de Clausius-Clapeyron vergelijking:-
Waar T2 is een temperatuur waarbij vloeistof begint te koken
T1 is het kookpunt van vloeistof
R is een ideale gasconstante die gelijk is aan 8.314 J/mol K
P is een dampdruk van een vloeistof
P0 is een druk die overeenkomt met T2
Hvap is een verdampingswarmte van een vloeistof
De Clausius - Clapeyron-vergelijking vertegenwoordigt de relatie tussen de temperatuur en de drukomstandigheden langs de lijn van fase-evenwicht.
We kunnen de vergelijking voor het kookpunt van de bovenstaande vergelijking schrijven als:
T1=1/T2-R ln P/P0 ΔHvap -1
Volgens welke het kookpunt van een vloeistof direct afhankelijk is van de temperatuur van een vloeistof.
De verdampingswarmte is de hoeveelheid warmte-energie die moet worden geleverd aan een eenheidsvolume vloeistof om deze om te zetten in de damp die de temperatuur constant houdt.
Lees meer over 15+ Voorbeeld van stralingsenergie naar thermische energie: gedetailleerde uitleg.
Voorbeeld: Bereken het kookpunt van het mengsel van zout met water dat op atmosferische druk wordt gehouden. De kooktemperatuur van het mengsel is 110 graden Celsius en de dampdruk is 4.24 atm. De verdampingswarmte is 3420 J/g.
Gegeven: T = 1100 C
R = 8.314 J/mol K
P = 4.24 atm
P0 =1 atm
Hvap=3420J/g
De kookpunt van de vloeistof wordt gegeven door de relatie
TB=1/T – R in P/P0 Hvap-1
Waar TB is een kookpunt van de oplossing.
Als we alle waarden in de bovenstaande vergelijking invoegen, hebben we,
TB=1/110 – 8.314 ln 4.24/1 3420 -1
=1/110-8.314*1.445 * 3420-1
= 9.09-3.51 * 10-3-1
=(5.58 * 10-3 )-1
= 103 * 5.58
=179.21 C
Dit is het koken van het mengsel van zout en water.
De kookpunt is afhankelijk van de temperatuur en de druk en de verdampingswarmte van de vloeistof. Op grotere hoogten is de tijd die nodig is om het water te koken korter dan de gebruikelijke tijd die nodig is om water te koken, dit komt omdat de druk in het hooggebergte meer is en daarom kookt het water bij lage temperatuur.
Lees meer over Kritieke 20+ voorbeelden van verdamping in het dagelijks leven met uitleg, veelgestelde vragen.
Kookpunt en kritische temperatuur
Naarmate de aan de vloeistof toegevoerde warmte-energie toeneemt, wordt de temperatuur van de vloeistof hoog. Deze warmte-energie is nodig om de covalente bindingen tussen de atomen uit elkaar te laten vallen die essentieel zijn om de fase van de vloeistof om te zetten in gasvormig.
Op een bepaald punt is de door de vloeistof verkregen temperatuur voldoende om de fase te veranderen, de kritische temperatuur genoemd. Gedurende deze tijd stijgt de temperatuur van de vloeistof niet verder en komt de warmte-energie vrij samen met de stoom die wordt gegenereerd bij het koken van de vloeistof.
Voor alle vloeistoffen varieert het kookpunt en de kritische temperatuur. Dit komt door het feit dat de samenstelling van het element en dus de energie die nodig is voor de vorming van bindingen tussen de atomen varieert, vandaar dat de variantiehoeveelheid energie nodig is om de bindingen tussen verschillende chemische componenten te verbreken.
Krediet van het beeld: Pixabay
Een eenvoudig voorbeeld dat ik kan geven is de melk koken en er een beetje water aan toevoegen. Wanneer de temperatuur 100 . bereikt0 C, zal het water in het melkreservoir beginnen te verdampen waardoor de melk achterblijft, en later, na enige tijd, zal de melk beginnen te koken.
Lees meer over 25+ voorbeelden van vloeistoffrictie: inzichten en kritische veelgestelde vragen.
Kookpunt en verzadigingstemperatuur
De verzadigingstemperatuur is een eindtemperatuur waarboven de temperatuur van de vloeistof niet kan stijgen. Het is eigenlijk het kookpunt van de vloeistof, een temperatuur waarbij de faseverandering van de vloeistof optreedt.
Na het bereiken van de verzadigingstemperatuur stijgt de temperatuur van de vloeistof niet verder. Dit komt omdat de externe warmte-energie die aan de vloeistof wordt geleverd, wordt afgegeven in het faseveranderingsproces. Deze energie wordt opgevangen door de gevormde dampen en naar boven verdampt.
Je weet dat het water begint te koken bij 100 graden Celsius, en de temperatuur verder kan verhogen tot 100.52 graden Celsius. Deze stijging van het kookpunt van water is een verzadigingstemperatuur tot waar het water kan koken. Evenzo is de begintemperatuur waarbij de benzine kookt 35 graden Celsius of 950 F en de uiteindelijke kooktemperatuur is 2000C of 3950F.
Krediet van het beeld: Pixabay
Voorbij de verzadigingstemperatuur, zult u geen verdere toename van de kooktemperatuur van de vloeistof zien, omdat de warmte-energie zal worden geleverd aan de moleculen van de vloeistof die deze extra energie zullen opnemen en zullen gebruiken om uit de vloeistof te ontsnappen in de vorm van dampen.
Lees meer over Voorbeelden van stralingswarmteoverdracht: kritische feiten.
Kookpunt en destillatietemperatuur
Het proces van het omzetten van de vloeistof in de dampvorm en het vervolgens terugbrengen van de dampen naar de vloeibare toestand bij condensatie wordt destillatie genoemd. De constante temperatuur waarbij de vloeistof in damp verandert en weer terug in de vloeistof wordt de destillatietemperatuur genoemd.
Dit is een methode die wordt gebruikt om de vloeistof van het mengsel te scheiden of om de onzuiverheden uit de vloeistof te verwijderen. Omdat de door de vloeistof verkregen warmte-energie voldoende is, bereikt de temperatuur van de vloeistof het kookpunt. Voortaan wordt de stoom gegenereerd in de vorm van dampen die verticaal naar boven worden verdampt. Deze verdampte stoom wordt verzameld in de container die op een bepaalde druk wordt gehouden, zodat deze dampen worden gecondenseerd om in vloeibare toestand te veranderen.
Krediet van het beeld: Pixabay
Het moet je zijn opgevallen, de stoom verzamelde zich op het deksel van de pan tijdens het koken van een curry. Het water dat aan de curry wordt toegevoegd, wordt in de vorm van stoom afgegeven zodra de temperatuur bereikt het kookpunt van water. De stoom die op het deksel wordt verzameld, keert vervolgens terug naar de hoofdcontainer door de stoom weer in het water te condenseren. Dit proces gaat door totdat de temperatuur van de curry hoog genoeg is om de warmte-energie aan de watermoleculen te leveren om uit de curry te ontsnappen.
Lees meer over Hoe wordt warmte overgedragen door straling: uitgebreide uitleg.
Veelgestelde Vragen / FAQ
Wat is de verandering in het kookpunt van 150 ml water bij het toevoegen van 25 gram zout bij een temperatuur van 440C?
Stel dat de dichtheid van het water bij een temperatuur van 440C is 0.8 g/ml.
Kookpuntverhogingsconstante voor water is
kb= 0.570C
De atomaire massa van natrium is 22.99
De atomaire massa van chloor is 35.45
Vandaar dat de atoommassa van NaCl 22.99+35.45 = 58.44 . is
Daarom is het aantal mol zout dat aan het kokende water wordt toegevoegd:
Mol NaCl= 25g*1mol/58.44g
Mol NaCl = 0.4278 mol
Het gewicht van het water bij temperatuur T=440C is
Dichtheid ϱ =M/V
Vandaar, M= ϱV
M=0.8\maal 150=0.12kg
De molaliteit van opgeloste stof in oplosmiddel is
m=mol opgeloste stof/massa oplosmiddel
m=0.4278/0.12=3.565 mol/kg
De verandering in kookpunttemperatuur bij het toevoegen van het zout aan het water wordt gegeven door
ΔT=Ikbm
Waar i een Van't Hoff-factor is die wordt gedefinieerd als de hoeveelheid dissociatie van opgeloste stof in het oplosmiddel. Hier is de opgeloste stof een natriumchloride en water is een oplosmiddel. Daarom zullen twee ionen van NaCl in het water dissociëren en volledig in het water oplossen. Daarom is de Van't Hoff-factor hier 2.
ΔT=2*0.51*3.565=3.630C
Daarom wordt het kookpunt van het water verhoogd tot 3.650C.
Het kookpunt van het mengsel zal 104.15 . zijn0C.
Verhoogt de aanwezigheid van onzuiverheden in een vloeistof het kookpunt?
Dit is absoluut de waarheid; de in de vloeistof aanwezige onzuiverheden verhogen de kooktemperatuur.
De aan de vloeistof toegevoerde warmte-energie wordt opgenomen door de onzuiverheden die in de vloeistof aanwezig zijn, waardoor de temperatuur die nodig is om de vloeistof te laten koken wordt verhoogd.
Als u een oplossing 'X' toevoegt met een temperatuur van 280 C tot de kokende oplossing 'X' bereikt bij een temperatuur van 650 C, zal dan het kookpunt van de oplossing verschillen?
Het kookpunt van elke oplossing is altijd hetzelfde en kan alleen variëren als de druk van de vloeistof anders is.
Bij het toevoegen van de oplossing met een lage warmte dan in vergelijking met de kokende oplossing, zal de warmte-energie worden toegevoerd aan de toegevoegde oplossing in de houder. Er is meer warmte-energie nodig om een kookpunt te bereiken, maar de kookpunttemperatuur blijft hetzelfde.
Lees ook:
- Smeltpunt en temperatuur
- Neemt het dauwpunt toe met de temperatuur
- Hoe de dichtheid bij verschillende temperaturen te berekenen
- Is temperatuur een uitgebreide eigenschap?
- Diffusie en temperatuur
- Is temperatuur een fysieke eigenschap?
Hallo, ik ben Akshita Mapari. Ik heb M.Sc. in de natuurkunde. Ik heb gewerkt aan projecten als numerieke modellering van wind en golven tijdens cyclonen, natuurkunde van speelgoed en gemechaniseerde sensatiemachines in pretparken op basis van klassieke mechanica. Ik heb een cursus Arduino gevolgd en een aantal miniprojecten op Arduino UNO uitgevoerd. Ik vind het altijd leuk om nieuwe gebieden op het gebied van de wetenschap te verkennen. Persoonlijk ben ik van mening dat leren enthousiaster is als het met creativiteit wordt geleerd. Daarnaast hou ik van lezen, reizen, gitaar tokkelen, rotsen en lagen identificeren, fotograferen en schaken.