تلفن 021-88848547   021-88317033

ارسال مواد خریداری شده به سراسر کشور در اسرع وقت

نقطه جوش چیست و از ویژگی های آن چه می دانید؟

مقالات (عمومی)
نقطه جوش چیست و از ویژگی های آن چه می دانید؟

نقطه جوش یک مایع دمایی است که در آن فشار بخار مایع با فشار محیط خارجی اطراف مایع برابر است. نقطه جوش یک مایع همچنین ممکن است به عنوان دمایی تعریف شود که در آن مایع حالت خود را از مایع به گاز در قسمت عمده مایع تغییر می دهد. در آن نقطه، حباب ‌های بخار که در زیر سطح مایع تشکیل می‌ شوند، با فشاری مطابق با فشار خارجی، حاوی بخار هستند. بنابراین، آنها توسط مایع اطراف خرد نمی شوند و شناور بودن آنها باعث می شود تا به سطح مایع بالا بروند و ظاهر آشنای مایع در حال جوش را به وجود آورند.

 

یک مایع در محیط خلاء دارای نقطه جوش کمتری نسبت به زمانی است که مایع در فشار اتمسفر است. یک مایع در یک محیط با فشار بالا دارای نقطه جوش بالاتری نسبت به زمانی است که مایع در فشار اتمسفر است. به عبارت دیگر دمای جوش یک مایع با فشار محیط اطراف متفاوت است و به آن بستگی دارد.

 

دمای جوش با افزایش فشار تا نقطه بحرانی افزایش می یابد، جایی که خواص گاز و مایع یکسان می شوند. دمای جوش را نمی توان فراتر از نقطه بحرانی افزایش داد. به همین ترتیب، نقطه جوش با کاهش فشار کاهش می یابد تا زمانی که به نقطه سه گانه برسد. دمای جوش را نمی توان به زیر نقطه سه گانه کاهش داد.

 

مایعات ممکن است در دمای کمتر از نقطه جوش خود از طریق فرآیند تبخیر به بخار تبدیل شوند. تبخیر پدیده‌ ای سطحی است که در آن مولکول‌ های واقع در نزدیکی سطح بخار/ مایع به فاز بخار فرار می‌ کنند. از سوی دیگر، جوشش فرآیندی است که در آن مولکول‌ ها در هر نقطه از مایع فرار می ‌کنند و در نتیجه حباب‌ های بخار در داخل مایع تشکیل می ‌شوند.

نقطه جوش، دما و فشار اشباع

دمای اشباع دمایی برای فشار اشباع متناظر است که در آن مایع برای رفتن به فاز بخار می‌ جوشد. می توان گفت در این حالا مایع از انرژی حرارتی اشباع شده است و افزودن انرژی حرارتی منجر به تغییر فاز می شود.

 

اگر فشار در یک سیستم ثابت بماند (ایزوباریک)، بخار در دمای اشباع با حذف انرژی حرارتی (گرما) شروع به متراکم شدن به فاز مایع خود می کند. به طور مشابه، یک مایع در دما و فشار اشباع با اعمال انرژی حرارتی اضافی برای فرار به فاز بخار می ‌جوشد.

تعریف استاندارد نقطه جوش

همانطور که گفتیم دمای جوش مربوط به دمایی است که در آن فشار بخار مایع با فشار محیط اطراف برابر است. بنابراین، نقطه جوش به فشار بستگی دارد. معمولاً نقاط جوش با توجه به فشار اتمسفر (۱۰۱.۳۲۵ کیلو پاسکال یا ۱ atm) تعریف می شود. در ارتفاعات بالاتر، جایی که فشار اتمسفر بسیار کمتر است، نقطه جوش نیز کمتر است.

 

فشار اشباع یا نقطه بخار، فشاری است که در آن یک مایع برای رفتن به فاز بخار خود می‌ جوشد. فشار اشباع و دمای اشباع رابطه مستقیمی دارند، با افزایش فشار اشباع، دمای اشباع نیز افزایش می یابد.

 

اگر دما در یک سیستم ثابت بماند (یک سیستم همدما)، بخار در فشار و دما اشباع با افزایش فشار سیستم شروع به متراکم شدن به فاز مایع خود می کند. به طور مشابه، یک مایع در فشار و دمای اشباع، با کاهش فشار سیستم، تمایل دارد به فاز بخار خود برود.

رابطه فشار اتمسفر و نقطه جوش

فشار اتمسفر بالای مایع بر نقطه جوش تأثیر می گذارد. در یک سیستم باز به این فشار اتمسفر می گویند. هر چه فشار بیشتر باشد، انرژی بیشتری برای جوشیدن مایعات لازم است و نقطه جوش بالاتر می رود.

 

فشار اتمسفر بالاتر = انرژی بیشتر مورد نیاز برای جوش = دمای جوش بالاتر

 

در یک سیستم باز می توان این را به عنوان برخورد مولکول های هوا با سطح مایع و ایجاد فشار مشاهده کرد. این فشار به سراسر مایع منتقل می شود و تشکیل حباب ها و جوشیدن را دشوارتر می کند. اگر فشار کاهش یابد، مایع برای تبدیل شدن به فاز گازی به انرژی کمتری نیاز دارد و در دمای پایین ‌تری جوشش اتفاق می ‌افتد.

 

فشار بخار یک مایع باعث کاهش فشاری که اتمسفر بر مایع وارد می کند، می شود. در نتیجه مایعات با فشار بخار بالا نقطه جوش کمتری دارند. فشار بخار را می توان با گرم کردن مایع و ورود مولکول های بیشتری به جو افزایش داد. در نقطه ای که فشار بخار برابر با فشار اتمسفر است، جوشیدن شروع می شود. در واقع، بدون هیچ فشار خارجی، مولکول های مایع می توانند پخش شوند و از فاز مایع به گاز تبدیل شوند. گاز به عنوان حباب در مایع به سطح بالا می رود و در جو آزاد می شود.

فعل و انفعالات بین مولکولی در دمای جوش

از نظر برهمکنش‌ های بین مولکولی، نقطه جوش نقطه ‌ای را نشان می‌ دهد که در آن مولکول‌ های مایع دارای انرژی حرارتی کافی برای غلبه بر جاذبه‌ های بین مولکولی مختلف هستند که مولکول‌ ها را به مایع متصل می ‌کنند (مانند جاذبه دوقطبی-دوقطبی، جاذبه‌های دوقطبی القایی آنی دوقطبی و پیوند های هیدروژنی). بنابراین دمای جوش نیز نشانگر قدرت این نیروهای جاذبه است.

 

مولکول هایی که از طریق تبخیر مایع را ترک می کنند، در برخورد با مولکول های هوا، فشاری رو به بالا ایجاد می کنند. این فشار به سمت بالا فشار بخار نامیده می شود. فشار بخار مواد مختلف و در نتیجه دمای جوش متفاوت است. این به دلیل نیروهای بین مولکولی متفاوت بین مولکول ها است.

 

دمای جوش آب در فشار استاندارد ۱۰۰ درجه سانتی گراد (۲۱۲ درجه فارنهایت) است. در بالای قله اورست فشار حدود ۲۶۰ میلی ‌بار (۲۶ کیلو پاسکال) است، بنابراین دمای جوش آب ۶۹ درجه سانتی‌ گراد است. (۱۵۶.۲ درجه فارنهایت).

 

برای آب خالص، نقطه جوش معمولی ۹۹.۹۷ درجه سانتی گراد در فشار ۱ atm (یعنی ۱۰۱.۳۲۵ کیلو پاسکال) است. تا سال ۱۹۸۲ این نقطه جوش استاندارد آب نیز بود، اما IUPAC اکنون فشار استاندارد ۱ بار (۱۰۰ کیلو پاسکال) را توصیه می کند. در این فشار کمی کاهش یافته، دمای جوش استاندارد آب ۹۹.۶۱ درجه سانتی گراد است.

این پست برایتان چقدر مفید بود؟

بر روی ستاره ها کلیک کنید

میانگین امتیازات / ۵. تعداد امتیازات

تاکنون امیازی ثبت نشده است شما اولین امتیاز را ثبت کنید

آیا مقاله برای شما مفید بود؟ آن را با دوستان خود به اشتراک بزارید