Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Keemistemperatuuri mõistmine
- Keemispunkti arvutamine
- Hoiatused
- Keemistemperatuuri arvutamise võrrandid
- Hinnanguline keemistemperatuur
- Keemispunkti määramine nomograafide abil
- On-line kalkulaatorite kasutamine
- Graafikute ja tabelite kasutamine
"Vaatletud pott ei keeda kunagi" võib toiduvalmistamisel tunduda ülim truism, kuid õigetel tingimustel keeb pott isegi oodatust kiiremini. Nii telkimine kui ka keemia, võib keemistemperatuuri ennustamine olla keeruline.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Keemispunkti saab rõhu põhjal kindlaks määrata võrrandite, hinnangute, nomograafide, on-line kalkulaatorite, tabelite ja graafikute abil.
Keemistemperatuuri mõistmine
Keemine toimub siis, kui vedeliku aururõhk võrdub atmosfääri õhurõhuga vedeliku kohal. Näiteks merepinnal keeb vesi temperatuuril 212 ° F (100 ° C). Kõrguse tõustes väheneb vedeliku kohal oleva atmosfääri hulk, mistõttu vedeliku keemistemperatuur langeb. Üldiselt, mida madalam on atmosfäärirõhk, seda madalam on vedeliku keemistemperatuur. Lisaks atmosfäärirõhule mõjutavad keemistemperatuuri vedeliku molekulide struktuur ja külgetõmbejõud. Nõrkade molekulidevaheliste sidemetega vedelikud keevad üldiselt madalamal temperatuuril kui tugevate molekulidevaheliste sidemetega vedelikud.
Keemispunkti arvutamine
Rõhul põhinevat keemistemperatuuri saab arvutada mitme erineva valemi abil. Nende valemite keerukus ja täpsus on erinev. Üldiselt asuvad ühikud nendes arvutustes meetrikas või System International (SI) süsteemis, mille tulemuseks on temperatuur Celsiuse kraadides (oC). Teisendamiseks Fahrenheitiks (oF), kasutage teisendust T (° F) = T (° C) × 9 ÷ 5 + 32, kus T on temperatuur. Mis puutub atmosfäärirõhku, siis rõhuühikud tühistuvad, seega pole kasutatavad ühikud, kas mmHg, baarid, psi või mõni muu ühik, vähem oluline kui olla kindel, et kõik rõhumõõtmised on samad ühikud.
Vee keemistemperatuuri arvutamiseks kasutatakse ühte valemit teadaoleval keemistemperatuuril merepinnal, 100 ° C, atmosfäärirõhul merepinnal ja atmosfäärirõhul ajal ja kõrgusel, kus keeb.
Valem BPcorr = BPobs - (Pobs - 760mmHg) x 0,045 oC / mmHg saab kasutada vee tundmatu keemistemperatuuri leidmiseks.
Selles valemis tähendab BPcorr keemistemperatuuri merepinnal, BPobs on tundmatu temperatuur ja Pobs tähendab atmosfäärirõhku selles kohas. Väärtus 760mmHg on standardne atmosfäärirõhk elavhõbeda millimeetrites merepinnal ja 0,045oC / mmHg on veetemperatuuri ligikaudne muutus iga millimeetri rõhu muutusega elavhõbeda korral.
Kui õhurõhk võrdub 600 mmHg ja keemispunkt sellel rõhul pole teada, siis saadakse võrrandiks 100 ° C = BPobs- (600mmHg-760mmHg) x0,045 ° C / mmHg.
Võrrandi arvutamisel saadakse 100 ° C = BPobs - (- 160mmHg) x0,045 ° C / mmHg. Lihtsustatud, 100 ° C = BPobs + 7,2. MmHg ühikud tühistavad üksteise, jättes ühikud Celsiuse kraadideks. Kui keemistemperatuur on lahendatud 600 mmHg juures, saadakse järgmine võrrand: BPobs = 100 ° C – 7,2 ° C = 92,8 ° C. Nii on vee keemistemperatuur 600 mmHg juures, mis asub merepinnast umbes 6400 jalga kõrgusel, 92,8 ° C või 92,8x9 ÷ 5 + 32 = 199 ° F.
Hoiatused
Keemistemperatuuri arvutamise võrrandid
Ülaltoodud võrrandis kasutatakse teadaolevat rõhu ja temperatuuri suhet teadaoleva temperatuurimuutuse ja rõhumuutusega. Muud meetodid vedelike keemistemperatuuride arvutamiseks õhurõhu alusel, näiteks Clausius-Clapeyroni võrrand, sisaldavad täiendavaid tegureid. Näiteks Clausius-Clapeyroni võrrandis sisaldab võrrand algrõhu looduslikku logi (ln) jagatud lõpprõhuga, materjali varjatud kuumusega (L) ja universaalse gaasikonstandiga (R). Varjatud kuumus on seotud molekulide vahelise atraktsiooniga, mis on materjali omadus, mis mõjutab aurustumise kiirust. Suurema varjatud kuumusega materjalid vajavad keemiseni rohkem energiat, kuna molekulid tõmbavad üksteist tugevamalt.
Hinnanguline keemistemperatuur
Üldiselt saab vee keemistemperatuuri languse ligikaudselt arvutada kõrguse põhjal. Iga kõrguse suurenemise kohta 500 jalga langeb vee keemistemperatuur umbes 0,9 ° F.
Keemispunkti määramine nomograafide abil
Vedelike keemistemperatuuride hindamiseks võib kasutada ka nomograafi. Nomograafid kasutavad keemistemperatuuri ennustamiseks kolme skaalat. Nomograaf näitab keemistemperatuuri temperatuuriskaalat, keemistemperatuuri temperatuuri merepinna rõhuskaalas ja üldist rõhuskaalat.
Nomograafi kasutamiseks ühendage joonlaua abil kaks teadaolevat väärtust ja lugege tundmatu väärtus kolmandal skaalal. Alustage ühe teadaoleva väärtusega. Näiteks kui keemistemperatuur merepinnal on teada ja õhurõhk teada, ühendage need kaks punkti joonlauaga. Kahe ühendatud teada oleva joone pikendamine näitab, milline peaks olema keemistemperatuuri temperatuur sellel tõusul. Kui keemispunkti temperatuur on teada ja merepinna keemistemperatuur on teada, kasutage kahe punkti ühendamiseks joonlauda, pikendades baromeetrilise rõhu leidmiseks joont.
On-line kalkulaatorite kasutamine
Mitmed on-line kalkulaatorid pakuvad keemistemperatuuri temperatuure erinevatel kõrgustel. Paljud neist kalkulaatoritest näitavad ainult õhurõhu ja vee keemistemperatuuri vahelist seost, teised aga täiendavaid tavalisi ühendeid.
Graafikute ja tabelite kasutamine
On välja töötatud paljude vedelike keemistemperatuuride graafikud ja tabelid. Tabelite puhul on vedelike keemistemperatuur näidatud erinevate atmosfäärirõhkude jaoks. Mõnel juhul näitab tabel ainult ühte vedelikku ja keemistemperatuuri erinevate rõhkude juures. Muudel juhtudel võib näidata mitu vedelikku erineva rõhuga.
Graafikud näitavad keemistemperatuuri kõveraid temperatuuri ja õhurõhu põhjal. Graafikud kasutavad sarnaselt nomograafiga kõvera loomiseks teadaolevaid väärtusi või, nagu Clausius-Clapeyroni võrrandi puhul, sirgjoone kujundamiseks rõhu loomuliku logiga. Haaratud joon näitab teadaolevaid keemistemperatuuri suhteid, arvestades teatud rõhu ja temperatuuri väärtusi. Teades ühte väärtust, järgige väärtusjoont joonistatud rõhu ja temperatuuri jooneni ning keerake tundmatu väärtuse määramiseks teisele teljele.