Cara Menentukan Mata Mendidih dengan Tekanan

Kandungan

• TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
• Memahami Titik Didih
• Mengira Titik Mendidih
• Amaran
• Persamaan untuk Mengira Titik Didih
• Anggarkan Takat Didih
• Menentukan Titik Didih Menggunakan Nomograf
• Menggunakan Kalkulator On-Line
• Menggunakan Graf dan Jadual

"Pot yang tidak dipantau tidak boleh mendidih" mungkin kelihatan seperti truism muktamad ketika memasak, tetapi di bawah keadaan yang betul, periuk mentah lebih cepat dari yang diharapkan. Sama ada perkhemahan atau kimia, meramalkan titik didih boleh mencabar.

TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)

Menentukan titik didih berdasarkan tekanan boleh dicapai menggunakan persamaan, anggaran, nomograf, kalkulator dalam talian, jadual dan graf.

Memahami Titik Didih

Dididih berlaku apabila tekanan wap cecair sama dengan tekanan udara atmosfera di atas cecair. Contohnya, di aras laut, air mendidih pada 212 ° F (100 ° C). Apabila peningkatan ketinggian, jumlah atmosfera di atas cecair menurun, maka suhu mendidih cecair berkurangan. Secara amnya, tekanan tekanan atmosfera lebih rendah, semakin rendah suhu mendidih sebarang cecair. Selain tekanan atmosfera, struktur molekul dan tarikan di antara molekul cecair tersebut memberi kesan kepada titik didih. Cecair dengan ikatan antara gentian intermolecular lemah, pada umumnya, pada suhu yang lebih rendah daripada cecair dengan ikatan intermolecular yang kuat.

Mengira Titik Mendidih

Mengira titik didih berdasarkan tekanan boleh dilakukan dengan menggunakan beberapa formula yang berbeza. Formula ini berbeza-beza dalam kerumitan dan ketepatan. Secara umum, unit dalam pengiraan ini akan berada dalam sistem metrik atau Sistem Antarabangsa (SI), menghasilkan suhu darjah Celsius (^oC). Untuk menukar ke Fahrenheit (^oF), gunakan penukaran T (° F) = T (° C) × 9 ÷ 5 + 32, di mana T bermaksud suhu. Bagi tekanan atmosfera, unit tekanan membatalkan, jadi mana unit yang digunakan, sama ada mmHg, bar, psi atau unit lain, adalah kurang penting daripada memastikan bahawa semua ukuran tekanan adalah unit yang sama.

Satu formula untuk mengira titik didih air menggunakan titik mendidih yang diketahui di paras laut, 100 ° C, tekanan atmosfera di paras laut dan tekanan atmosfera pada masa dan ketinggian di mana mendidih berlaku.

Formula BPcorr = BPobs - (Pobs - 760mmHg) x 0.045 ^oC / mmHg boleh digunakan untuk mencari suhu mendidih yang tidak diketahui untuk air.

Dalam formula ini, BPcorr bermaksud titik didih di paras laut, BPobs adalah suhu tidak diketahui, dan Pobs bermaksud tekanan atmosfera di lokasi. Nilai 760mmHg adalah tekanan atmosfera standard dalam milimeter merkuri di paras laut dan 0.045^oC / mmHg ialah perubahan anggaran suhu air dengan setiap perubahan merkuri dalam tekanan tekanan.

Jika tekanan atmosfera sama dengan 600 mmHg dan titik didih tidak diketahui pada tekanan itu, maka persamaannya menjadi 100 ° C = BPobs- (600mmHg-760mmHg) x0.045 ° C / mmHg.

Mengira persamaan memberikan 100 ° C = BPobs - (- 160mmHg) x0.045 ° C / mmHg. Mudah, 100 ° C = BPobs + 7.2. Unit mmHg membatalkan satu sama lain, meninggalkan unit sebagai darjah Celcius. Selesai untuk titik didih pada 600mmHg, persamaan menjadi: BPobs = 100 ° C-7.2 ° C = 92.8 ° C. Oleh itu, titik didih air pada 600mmHg, ketinggian kira-kira 6400 kaki di atas paras laut, akan menjadi 92.8 ° C, atau 92.8x9 ÷ 5 + 32 = 199 ° F.

Amaran

Persamaan untuk Mengira Titik Didih

Persamaan terperinci di atas menggunakan hubungan tekanan dan suhu yang diketahui dengan perubahan suhu yang diketahui dengan perubahan tekanan. Kaedah lain untuk mengira titik mendidih cecair berdasarkan tekanan atmosfera, seperti persamaan Clausius-Clapeyron, memasukkan faktor tambahan. Dalam persamaan Clausius-Clapeyron, contohnya, persamaan menggabungkan log semula (ln) tekanan permulaan yang dibahagikan dengan tekanan akhir, haba laten (L) bahan dan pemalar gas sejagat (R). Haba laten berkaitan dengan tarikan antara molekul, sifat bahan yang mempengaruhi kadar pengewapan. Bahan-bahan yang mempunyai kekuatan laten yang lebih tinggi memerlukan lebih banyak tenaga untuk mendidih kerana molekul-molekul mempunyai daya tarik yang lebih kuat antara satu sama lain.

Anggarkan Takat Didih

Secara umumnya, taksiran penurunan titik mendidih untuk air boleh dibuat berdasarkan ketinggian. Untuk setiap ketinggian 500 kaki dalam ketinggian, titik didih air jatuh kira-kira 0.9 ° F.

Menentukan Titik Didih Menggunakan Nomograf

A nomograf juga boleh digunakan untuk menganggarkan titik-titik cecair didih. Nomografi menggunakan tiga skala untuk meramal titik didih. Numerografi menunjukkan skala suhu titik mendidih, suhu titik didih pada skala tekanan paras laut dan skala tekanan am.

Untuk menggunakan nomograf, sambungkan dua nilai yang diketahui menggunakan penguasa dan baca nilai yang tidak diketahui pada skala ketiga. Mulakan dengan salah satu nilai yang diketahui. Sebagai contoh, jika titik didih di paras laut diketahui dan tekanan barometrik diketahui, sambungkan kedua-dua titik dengan penguasa. Memperluas garisan dari kedua-dua yang diketahui diketahui menunjukkan suhu titik didih pada ketinggian tersebut. Sebaliknya, jika suhu titik didih diketahui dan titik didih di paras laut diketahui, gunakan penguasa untuk menyambung dua titik, melanjutkan garis untuk mencari tekanan barometrik.

Menggunakan Kalkulator On-Line

Beberapa kalkulator dalam talian memberikan suhu titik didih pada ketinggian yang berbeza. Kebanyakan kalkulator ini hanya menunjukkan hubungan antara tekanan atmosfera dan titik didih air, tetapi yang lain menunjukkan sebatian biasa tambahan.

Menggunakan Graf dan Jadual

Graf dan jadual mata didih banyak cecair telah dibangunkan. Dalam kes jadual, titik didih cecair ditunjukkan untuk tekanan atmosfer yang berbeza. Dalam beberapa kes, jadual hanya menunjukkan satu cecair dan titik didih pada pelbagai tekanan. Dalam kes lain, beberapa cecair pada tekanan yang berbeza boleh ditunjukkan.

Graf menunjukkan lengkung titik didih berdasarkan suhu dan tekanan barometrik. Grafik, seperti nomograf, menggunakan nilai yang diketahui untuk membuat lengkung atau, seperti persamaan Clausius-Clapeyron, gunakan log semula jadi tekanan untuk membangun garis lurus. Garis graphed menunjukkan perhubungan titik mendidih yang diketahui, diberi set nilai tekanan dan suhu. Mengetahui satu nilai, ikuti garis nilai pada baris suhu tekanan yang digiling, kemudian beralih kepada paksi lain untuk menentukan nilai yang tidak diketahui.