Тачка кључања

Из Википедије, слободне енциклопедије
(преусмерено са Температура кључања)
Иди на навигацију Иди на претрагу
Тачка кључања.

Тачка кључања је температура на којој, под датим условима, течност испарава по целој запремини.[1][2] Мало стручније речено, тачка кључања је температура на којој се напон паре течности изједначава са спољашњим притиском. Наиме, течност је увек у равнотежи са својом гасном фазом (паром), дакле, течност увек испарава, али на тачки кључања до испаравања долази из целе запремине. Тачка кључања директно зависи од спољашњег притиска. На датом притиску, карактеристична је за сваку супстанцу.

Код идеалних смеша (које се ретко срећу) тачка кључања је пропоционална саставу и у пари концентрација испарљивије компоненте је већа него у течној фази. То је принцип на којем се заснива фракциона дестилација где се течности раздвајају на основу разлике у тачки кључања. Тако се пече и ракија - етанол је испарљивији од воде и у дестилату је концентрација алкохола већа него у провбитној смеши.

Често смеше течности одређеног састава, имају нижу тачку кључања него чисте компоненте. То су атеотропне смеше које дестилују без промене састава, т. ј, састав паре је исти као и састав течности. Познати пример је смеша етанола (95%) и воде (5%). Ма колико пута била дестилисана смежа воде и алкохола, концентрација алкохола у дестилату не може да пређе 95%, јер та смеша кључа на нижој температури од чистог алкохола. Апсолутни алкохол т. ј, 100% етанол добија се дестилацијом из тернарних смеша или неким другим физичкохемијским методама.

Зависност тачке кључања од притиска врло се често користи у индустрији у разним процесима а у домаћинству за брже кување хране у тзв. 'претис' лонцу. У том лонцу тег на поклопцу одржава притисак нешто изнад атмосферског чиме се повећава тачка кључања воде, дакле, подигне се температура у лонцу. На повишеној температури хемијске реакције се брже одвијају те отуда и јело у том лонцу брже скува.

Под одређеним условима супстанце директно прелазе из чврстог стања у гасовито и ова појава се назива сублимација.

Испаравање[уреди]

Испаравање је прелаз материје из течног у гасовито агрегатно стање. Према кинетичко-молекуларној теорији топлоте, течност испарава када њени молекули загрејавањем поприме довољно енергије да надвладају кохезијске силе унутар течности и притисак над њеном површином. Разликује се испаравање врењем и испаравањем. Течност испарава врењем када се притисак паре у течности изједначи с укупним притиском над течношћу. Температура при којој течност ври назива се врелиштем. Повећавањем притиска над течношћу врелиште расте, а смањењем притиска опада. Течност прелази у пару испаравањем када је притисак паре у течности већи од парцијалног притиска те паре над течношћу, а мањи од укупног притиска над течношћу; течност, дакле, испарава при температури нижој од врелишта.

Једна од најстаријих примена испаравања је добивање соли из морске воде. У процесној се техници под испаравањем разуме технолошка операција којом се у испаривачу део растварача врењем преводи у гасовито (парно) стање како би се повећала концентрација раствора (упаравање), на пример при производњи шећера, различитих соли, вештачких ђубрива и другог. Раствор се загрејава у делу испаривача који се назива загревном комором, а пара растварача, која се назива супара, излази из раствора у парни простор испаривача. Данас се углавном користе цевни испаривачи, у којима раствор природно или присилно циркулише кроз вруће цеви и упарава се уз врење или се упарава у танком слоју на зидовима цеви. Упаривачи се најчешће загрејавају свежом воденом паром (једноструко искориштавање топлоте уз сталан притисак) или, ако су упаривачи међусобно повезани у низ, супаром из претходног испаривача. Тако се топлота вишеструко искориштава, јер се супара из првог испаривача употребљава за загрејавање другог и тако даље, али је то могуће ако је у сваком идућем испаривачу притисак нижи од претходног, па је и врелиште раствора све ниже, или ако се термокомпресијом стално повећава температура супаре. Утрошак топлоте за загрејавање раствора може се смањити и ако се сировина предгрејава већ загрејаним продуктом који излази из испаривача. Осим за описано упаравање, којем је циљ добијање раствора веће концентрације, испаравање се примењује и ради добијања чистог растварача (на пример питке воде при одсољавању воде или десалинизацији морске воде) те као процес којим се постиже учинак хлађења у расхладним уређајима.[3]

Врење[уреди]

Врење или кључање, у физици, је фазни прелаз из течног у гасовито агрегатно стање који се збива истодобно у целом обиму или запремини течности на температури врелишта, при притиску паре у течности који је једнак спољашњем притиску. Прелазу је својствена појава мехурића гаса у течности.[4]

Испаравање[уреди]

Испаравање је прелажење материје из течног у гасовито агрегатно стање без врења, на температури нижој од врелишта. Иако на температури нижој од врелишта просечна кинетичка енергија молекула течности није довољна за напуштање течности, међу најбржим молекулима има оних са довољном кинетичком енергијом да се могу одвојити од површине течности и да наставе се да се крећу слободно. Испаравањем се просечна кинетичка енергија молекула у течности смањује и температура течности опада. Брзина испаравања већа је што је виша температура течности и нижи притисак изван течности. [5]

Зависност врелишта од притиска[уреди]

Врелиште није исто код сваког притискаа. Повишење притиска повећава, а смањење притиска снижава температуру врелишта. Код нормалног атмосферског притиска вода ври на 100 °C. Међутим, ако је притисак већи, вода ће врети на температури изнад 100 °C, ако је притисак мањи, вода ће врети испод 100 °C. Повишење врелишта због повећања притиска може се мерити помоћу Папиновог лонца. То је затворена посуда у којој се вода загревањем претвара у водену пару. На поклопцу се налази манометар и термометар, којима се мери притисак и температура у лонцу. Настала пара не може да изађе, и зато се у посуди повишава притисак. Посуда има сигурносни вентил. Он испушта пару кад притисак пређе одређену вредност. Мерења су показала да код притиска од 2 бара вода ври на 119 °C, а код притиска од 4 бара на 142,9 °C. Код кувања није важно да вода ври, већ је потребна висока температура. Да се храна брже припреми, може се лонац у којем се храна кува покрити тешким поклопцем, а у већим кухињама употребљава се Папинов лонац. Тај се лонац употребљава и за кување на високим планинама где вода ври испод 100 °C.[6]

Зависност врелишта раствора[уреди]

  • Раствор две материје А и Б које су релативно једнако испарљиве има тачку врелишта која у идеалном случају зависи од удела обе материје у раствору и налази се између врелишта материје А и врелишта материје Б. Због међумолекулских сила појава је често сложенија и неправилна те се назива азеотропија.
  • Раствор чврсте материје у растварачу, кад чврста материја практично није испарљива, има тачку врелишта која је виша од врелишта чистог растварача. Та појава повишења врелишта користи се у методи ебулиоскопије и представља једно од колигативних својстава раствора.[7]

Тачке кључања неких супстанци[уреди]

Види још[уреди]

Референце[уреди]

  1. ^ Goldberg, David E. (1988). 3,000 Solved Problems in Chemistry (1st изд.). McGraw-Hill. section 17.43, p. 321. ISBN 0-07-023684-4. 
  2. ^ Theodore, Louis; Dupont, R. Ryan; Ganesan, Kumar, ур. (1999). Pollution Prevention: The Waste Management Approach to the 21st Century. CRC Press. section 27, p. 15. ISBN 1-56670-495-2. 
  3. ^ Isparavanje, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  4. ^ Vrenje, [2] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  5. ^ Hlapljenje, [3] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  6. ^ Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.
  7. ^ P. W. Atkins, M. J. Clugston: Načela fizikalne kemije, Školska knjiga, 4.izd, Zagreb, 1996., ISBN 953-0-30908-2, str. 93-103

Спољашње везе[уреди]