Šiame straipsnyje išsamiai apžvelgsime neelektrolitų tirpalų virimo temperatūros pakilimo ir stingimo temperatūros nuokryčio reiškinius. Nagrinėsime teorinius pagrindus, apibrėžimus, dėsningumus, praktinius pavyzdžius ir uždavinių sprendimo būdus. Taip pat, pateiksime įdomių faktų ir nuorodų į šaltinius, kurie leis giliau suprasti šią svarbią fizikinės chemijos sritį.
Virimo ir Stingimo Temperatūros: Pagrindiniai Aspektai
Virimo ir stingimo temperatūros yra svarbios medžiagų savybės, tiesiogiai priklausančios nuo sočiųjų garų slėgio sąryšio su atmosferos slėgiu ir slėgio virš skystos ir kietos agregatinės būsenos. Gryno tirpiklio virimo ir stingimo temperatūros yra pastovios. Tačiau, ištirpinus jame nelakią medžiagą, šios temperatūros kinta. Tai yra koligatyvinės savybės, priklausančios tik nuo ištirpusios medžiagos koncentracijos, bet ne nuo jos prigimties.
Virimo Temperatūros Pakilimas
Tirpalo ir tirpiklio virimo temperatūrų skirtumas vadinamas tirpalo virimo temperatūros pakilimu. Matematiškai tai išreiškiama taip:
Δtvir. = tvir. - tovir.
Δtvir. - tirpalo ir tirpiklio virimo temperatūrų pakilimas;
Taip pat skaitykite: Socialinio darbo metodai priklausomybėms įveikti
tvir. - tirpalo virimo temperatūra, °C;
tovir. - tirpiklio virimo temperatūra, °C.
Pavyzdžiui, vanduo, esant 760 mm Hg stulpelio slėgiui, verda esant 100 °C. Tačiau, ištirpinus vandenyje nelakią medžiagą, vandens sočiųjų garų slėgis virš tirpalo sumažėja. Norint, kad garų slėgis pasiektų tą patį 760 mm Hg stulpelio slėgį, tirpalą reikia labiau pakaitinti, pavyzdžiui, virš 100 °C.
Stingimo Temperatūros Nuokrytis
Tirpalo ir tirpiklio stingimo temperatūrų skirtumas vadinamas tirpalo stingimo temperatūros nuokryčiu. Matematiškai tai išreiškiama taip:
Δtst. = tost. - tst.
Taip pat skaitykite: Kaip atpažinti priklausomybę nuo muzikos
Δtst. - tirpiklio ir tirpalo stingimo temperatūrų skirtumas;
tst. - tirpalo stingimo temperatūra, °C;
tost.
Krioskopinė ir Ebulioskopinė Konstanta
Krioskopinė arba ebulioskopinė konstanta priklauso tik nuo tirpiklio prigimties, bet nepriklauso nuo ištirpintų medžiagų prigimties.
Štai keletas pavyzdžių:
Taip pat skaitykite: Kainų analizė
- Vandens Kkr = 1,86 °C·kg/mol
- Vandens Keb = 0,52 °C·kg/mol
- Benzeno Kkr = 5,12 °C·kg/mol
- Benzeno Keb = 2,53 °C·kg/mol
Šios konstantos leidžia apskaičiuoti virimo temperatūros pakilimą ir stingimo temperatūros nuokrytį, žinant tirpalo molialinę koncentraciją.
Mokslo pataisymai | Kas yra kavitacija?
Grafinis Vaizdavimas
Kreivė, nurodanti vandens ir vandeninių tirpalų stingimo/virimo slėgio priklausomybę nuo temperatūrų, iliustruoja, kaip ištirpusi medžiaga paveikia tirpiklio garų slėgį ir atitinkamai - virimo ir stingimo temperatūras.
Uždavinių Pavyzdžiai ir Sprendimai
Štai keletas pavyzdžių, iliustruojančių, kaip taikyti Raoulio dėsnį praktiniuose uždaviniuose:
Uždavinys 1:
Apskaičiuokite vandens virimo temperatūrą, ištirpinus 100 g sacharozės (C12H22O11) 500 g vandens.
Sprendimas:
- Apskaičiuojame sacharozės molio masę: M(C12H22O11) = 342,3 g/mol.
- Apskaičiuojame sacharozės kiekį moliais: n = m / M = 100 g / 342,3 g/mol = 0,292 mol.
- Apskaičiuojame molialinę koncentraciją: Cm = (0,292 mol / 500 g) * 1000 g = 0,584 mol/kg.
- Apskaičiuojame virimo temperatūros pakilimą: Δtvir. = Keb * Cm = 0,52 °C·kg/mol * 0,584 mol/kg = 0,304 °C.
- Apskaičiuojame tirpalo virimo temperatūrą: tvir. = tovir. + Δtvir. = 100 °C + 0,304 °C = 100,304 °C.
Atsakymas: Tirpalo virimo temperatūra yra 100,304 °C.
Uždavinys 2:
Apskaičiuokite vandeninio tirpalo stingimo temperatūrą, ištirpinus 45 g glicerolio (C3H8O3) 200 g vandens.
Sprendimas:
- Apskaičiuojame glicerolio molio masę: M(C3H8O3) = 92,09 g/mol.
- Apskaičiuojame glicerolio kiekį moliais: n = m / M = 45 g / 92,09 g/mol = 0,489 mol.
- Apskaičiuojame molialinę koncentraciją: Cm = (0,489 mol / 200 g) * 1000 g = 2,445 mol/kg.
- Apskaičiuojame stingimo temperatūros nuokrytį: Δtst. = Kkr * Cm = 1,86 °C·kg/mol * 2,445 mol/kg = 4,55 °C.
- Apskaičiuojame tirpalo stingimo temperatūrą: tst. = tost. - Δtst.
Svarbi Pastaba apie Temperatūros Vienetus
Svarbu atkreipti dėmesį, kad Raoulio dėsnis veikia su temperatūros pokyčiais, todėl galima naudoti tiek Celsijaus (°C), tiek Kelvino (K) laipsnius, nes 1 K = 1 °C. Tačiau, jei reikia konvertuoti absoliučias temperatūros vertes, būtina naudoti Kelvino skalę. Formulė konvertavimui iš Celsijaus į Kelviną: T(K) = t(°C) + 273,15.
Konvertavimas iš Farenheito į Celsijų:
ΔT (°C) = (ΔT (°F)) * (5/9)
Pavyzdžiui:
- ΔT = 49 °F = 27,2 °C
- ΔT = -100 °F = -55,6 °C
Įdomūs Faktai
- Druskos barstymas ant apledėjusių kelių žiemą pagrįstas stingimo temperatūros nuokryčiu. Druska, ištirpusi ant ledo, sumažina vandens stingimo temperatūrą, todėl ledas tirpsta.
- Antifrizas automobiliuose naudojamas, kad sumažintų vandens stingimo temperatūrą ir padidintų virimo temperatūrą, taip apsaugant variklį nuo užšalimo žiemą ir perkaitimo vasarą.
- Koligatyvinės savybės naudojamos molekulinei masei nustatyti. Išmatavus virimo temperatūros pakilimą arba stingimo temperatūros nuokrytį, galima apskaičiuoti nežinomos medžiagos molio masę.
Kavitacija
Kavitãcija (lot. cavitas - tuštuma) - tai dujų, garų arba jų mišinio pulsuojančių burbuliukų susidarymas skystyje ir jų išnykimas. Siurbimo metu kavitacija - garo burbuliukų susidarymas skystyje, kai lokalus slėgis pasiekia kritinę reikšmę, t.y. kada vietinis slėgis lygus arba truputį mažesnis už prisotintų skysčio garų slėgį.
Garo burbuliukai siurbiamo skysčio sraute maišosi ir kai jie pasiekia sritį su aukštesniu slėgiu, įvyksta garo kondensacija. Garo burbuliukai sprogsta ir susidaro slėgio bangos, kurios tiesiogiai veikia į siurblio darbines dalis, kurių medžiagos pastoviai veikiamos tokių cikliškų apkrovų, pradeda patirt plastines deformacijas. Šis reiškinys pasižymi charakteringu triukšmu, susijusiu su atsiradusia kavitacija.
Pažeidimai, kuriuos sukelia kavitacija, gali būti lydimi elektrocheminės korozijos ir temperatūros didėjimu, kuriuos sukelia siurblio metalinių dalių plastinė deformacija. Plieno lydiniai ir ypač legiruoto plieno rūšys - tai medžiagos, pasižyminčios aukštu atsparumu temperatūrai ir korozijai.
tags: #sociuju #garu #slegio #priklausomybe #nuo #temperaturos