Basınçlı Kaynama Noktaları Nasıl Belirlenir

İçerik

• TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
• Kaynama Noktasını Anlama
• Kaynama Noktası Hesaplama
• Uyarılar
• Kaynama Noktası Hesaplama Denklemleri
• Kaynama Noktası Tahmini
• Nomografları Kullanarak Kaynama Noktasının Belirlenmesi
• On-Line Hesap Makineleri Kullanma
• Grafik ve Tabloları Kullanma

“Asla kaynamayan bir izlenen tencere” yemek yaparken nihai gerçekçilik gibi görünebilir, ancak doğru koşullar altında, kap beklenenden daha hızlı kaynar. Kamp ya da kimya olsun, kaynama noktasını tahmin etmek zor olabilir.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)

Basınca dayalı kaynama noktasının belirlenmesi denklemler, tahmin, nomograflar, çevrimiçi hesap makineleri, tablolar ve grafikler kullanılarak gerçekleştirilebilir.

Kaynama Noktasını Anlama

Kaynama, bir sıvının buhar basıncı, sıvının üzerindeki atmosferin hava basıncına eşit olduğunda meydana gelir. Örneğin, deniz seviyesinde, su 212 ° F (100 ° C) kaynar. Yükseklik arttıkça, sıvının üzerindeki atmosfer miktarı azalır, böylece sıvının kaynama sıcaklığı düşer. Genel olarak, atmosferik basınç ne kadar düşük olursa, herhangi bir sıvının kaynama sıcaklığı o kadar düşük olur. Atmosferik basıncın yanı sıra, sıvının molekülleri arasındaki moleküler yapı ve çekim kaynama noktasını etkiler. Zayıf moleküller arası bağlara sahip sıvılar, genel olarak, moleküller arası bağlara sahip sıvılardan daha düşük sıcaklıklarda kaynar.

Kaynama Noktası Hesaplama

Basınca dayalı kaynama noktasının hesaplanması, birkaç farklı formül kullanılarak yapılabilir. Bu formüllerin karmaşıklığı ve doğruluğu değişir. Genel olarak, bu hesaplamalardaki birimler metrik veya System International (SI) sisteminde olacaktır, bu da Santigrat derece cinsinden sıcaklıklarla sonuçlanacaktır.^ÖC). Fahrenhayt'a çevirmek için (^ÖF), T (° F) = T (° C) × 9 ÷ 5 + 32 dönüşümünü kullanın, burada T sıcaklık anlamına gelir. Atmosferik basınca gelince, basınç birimleri iptal edilir, böylece hangi birimler kullanılırsa, mmHg, çubuklar, psi veya başka bir birim olsun, tüm basınç ölçümlerinin aynı birim olduğundan emin olmaktan daha az önemlidir.

Suyun kaynama noktasını hesaplamak için bir formül deniz seviyesindeki bilinen kaynama noktasını, 100 ° C'yi, deniz seviyesindeki atmosferik basıncı ve kaynama işleminin gerçekleştiği zamandaki ve yüksek olan atmosferik basıncı kullanır.

BPcorr formülü = BPobs - (Pobs - 760 mmHg) x 0.045 ^ÖC / mmHg, su için bilinmeyen bir kaynama sıcaklığı bulmak için kullanılabilir.

Bu formülde, BPcorr deniz seviyesinde kaynama noktası, BPobs ise bilinmeyen sıcaklık ve Pobs, konumdaki atmosferik basınç anlamına gelir. 760mmHg değeri, deniz seviyesinde milimetre cıva cinsinden standart atmosferik basınçtır ve 0,045^ÖC / mmHg, basınçtaki her milimetre civa değişiminde su sıcaklığındaki yaklaşık değişimdir.

Atmosferik basınç 600 mmHg'ye eşitse ve kaynama noktası bu basınçta bilinmiyorsa, o zaman denklem 100 ° C olur = BPobs- (600mmHg-760mmHg) x0.045 ° C / mmHg.

Denklemin hesaplanması 100 ° C = BPobs - (- - 160mmHg) x0.045 ° C / mmHg verir. Basitleştirilmiş, 100 ° C = BPobs + 7.2. MmHg birimi birbirini iptal eder ve birimleri santigrat derece olarak bırakır. Kaynama noktası için 600 mmHg'de çözüldü, denklem şöyle olur: BPobs = 100 ° C-7.2 ° C = 92.8 ° C. Bu nedenle, deniz seviyesinden yaklaşık 6400 fit yükseklikte olan 600 mmHg'deki suyun kaynama noktası 92.8 ° C veya 92.8x9 ÷ 5 + 32 = 199 ° F olacaktır.

Uyarılar

Kaynama Noktası Hesaplama Denklemleri

Yukarıda detaylandırılan denklem, basınçtaki değişiklikle birlikte sıcaklıktaki bilinen bir değişiklik ile bilinen bir basınç ve sıcaklık ilişkisini kullanır. Clausius-Clapeyron denklemi gibi atmosferik basınca dayalı sıvıların kaynama noktalarının hesaplanması için diğer yöntemler, ek faktörleri içerir. Clausius-Clapeyron denkleminde, örneğin, denklem, başlangıç ​​basıncına, malzemenin gizli ısısına (L) ve evrensel gaz sabitine (R) bölünen başlangıç ​​basıncının doğal log'unu (1) içerir. Gizli ısı, malzemenin buharlaşma hızını etkileyen bir özelliği olan moleküller arasındaki çekim ile ilgilidir. Daha yüksek gizli ısılara sahip malzemeler kaynatmak için daha fazla enerji gerektirir, çünkü moleküller birbirine daha güçlü bir çekim yapar.

Kaynama Noktası Tahmini

Genel olarak, su kaynama noktasındaki düşüşün rakıma göre yaklaşık bir değeri yapılabilir. Yükseklikte her 500 feet artış için, suyun kaynama noktası yaklaşık 0,9 ° F düşer.

Nomografları Kullanarak Kaynama Noktasının Belirlenmesi

Sıvıların kaynama noktalarını tahmin etmek için bir nomografi de kullanılabilir. Nomograflar kaynama noktasını tahmin etmek için üç ölçek kullanır. Bir nomograf bir kaynama noktası sıcaklık ölçeğini, deniz seviyesindeki basınç ölçeğinde bir kaynama noktası sıcaklığını ve genel bir basınç ölçeğini gösterir.

Nomografı kullanmak için, bir cetvel kullanarak bilinen iki değeri birbirine bağlayın ve bilinmeyen değeri üçüncü ölçekte okuyun. Bilinen değerlerden biriyle başlayın. Örneğin, deniz seviyesindeki kaynama noktası biliniyorsa ve barometrik basınç biliniyorsa, bu iki noktayı cetvelle birleştirin. Çizgiyi iki bağlı bilgiden uzatmak, o kottaki kaynama noktası sıcaklığının ne olması gerektiğini gösterir. Tersine, eğer kaynama noktası sıcaklığı biliniyorsa ve deniz seviyesindeki kaynama noktası biliniyorsa, barometrik basıncı bulmak için çizgiyi uzatarak iki noktayı bağlamak için bir cetvel kullanın.

On-Line Hesap Makineleri Kullanma

Birkaç çevrimiçi hesap makinesi, farklı kotlarda kaynama noktası sıcaklıkları sağlar. Bu hesap makinelerinin çoğu, yalnızca atmosferik basınç ile suyun kaynama noktası arasındaki ilişkiyi gösterirken, diğerleri ek ortak bileşikler gösterir.

Grafik ve Tabloları Kullanma

Birçok sıvının kaynama noktası grafiği ve tabloları geliştirilmiştir. Tablolarda, farklı atmosferik basınçlar için sıvılar kaynama noktası gösterilir. Bazı durumlarda, tablo çeşitli basınçlarda sadece bir sıvı ve kaynama noktası gösterir. Diğer durumlarda, farklı basınçlarda birkaç sıvı gösterilebilir.

Grafikler, sıcaklık ve barometrik basınca bağlı olarak kaynama noktası eğrilerini göstermektedir. Grafikler, nomograf gibi, bir eğri oluşturmak için bilinen değerleri kullanır veya Clausius-Clapeyron denkleminde olduğu gibi düz bir çizgi geliştirmek için basıncın doğal kütüğünü kullanır. Çizilen çizgi, bir basınç ve sıcaklık değerleri kümesi verilen bilinen kaynama noktası ilişkilerini gösterir. Bir değeri bilerek, ölçülen basınç-sıcaklık çizgisine giden değer çizgisini takip edin, ardından bilinmeyen değeri belirlemek için diğer eksene çevirin.