W tym artykule dowiemy się, jaka jest różnica między prężnością pary a temperaturą wrzenia, ze szczegółowymi spostrzeżeniami.
Wykres prężności pary i temperatury wrzenia przedstawia krzywą wykładniczą i oznacza również nasycenie prężnością pary. Oto tabela poniżej różnicująca prężność pary w porównaniu z temperaturą wrzenia:-
| Ciśnienie pary | Temperatura wrzenia |
| Prężność pary mierzy liczbę oparów obecnych w rozważanym układzie | Temperatura wrzenia dotyczy temperatury cieczy, do której może wzrosnąć jej temperatura |
| Ciśnienie pary mierzy ciśnienie spowodowane oparami | Temperatura wrzenia mierzy temperaturę cieczy |
| Ciśnienie pary jest wywierane przez zmianę fazy z cieczy w parę | Temperatura wrzenia odpowiada za zmianę fazy |
| Ciśnienie pary prowadzi do kondensacji pary do stanu ciekłego | W temperaturze wrzenia ciecz odparowuje do stanu gazowego |
| Jest to siła wywierana na system dzięki cząsteczkom pary | W temperaturze wrzenia prężność pary jest równa ciśnieniu atmosferycznemu |
| Widać to zarówno w stanie stałym, jak i ciekłym | Dotyczy to tylko spraw płynnych |
| Prężność pary można obliczyć dla systemu utrzymywanego w stałej temperaturze | Temperatura wrzenia cieczy jest obliczana przez utrzymywanie stałego ciśnienia |
| Ciśnienie pary zmienia się wraz z temperaturą układu | Temperatura wrzenia zmienia się wraz z warunkami ciśnienia |
| Energia kinetyczna cząstki jest stopniowo przekształcana w energię potencjalną | Energia potencjalna jest przekształcana w energię kinetyczną przy ogromnym dopływie energii cieplnej |
| Proces wzrostu ciśnienia pary nazywa się waporyzacją | Rygorystyczne dostarczanie ciepła do cieczy podniesie temperaturę cieczy do punktu wrzenia |
Wykres ciśnienia pary i temperatury wrzenia
Połączenia wrzenie punkt to nic innego jak temperatura, w której następuje zmiana fazy, a ciśnienie pary osiąga najwyższą wartość przy tym stałym ciśnieniu atmosferycznym. Dlatego narysujmy wykres prężności pary w funkcji temperatury cieczy wrzącej pod stałym ciśnieniem.
Wykres prężności par w funkcji temperatury przedstawia krzywą wykładniczą, gdy liczba par uciekających z cieczy pokonujących przyciągające wiązania międzycząsteczkowe podwaja się przy każdym wzroście temperatury cieczy.
Połączenia punkt TBP oznacza wrzenie punktu danej cieczy na osi x, powyżej temperatury wrzenia cieczy, temperatura cieczy nie wzrasta dalej, a jedynie następuje przemiana fazowa z cieczy w pary. Punkt na osi Y Vwieś reprezentuje punkt nasycenia prężności pary. Gdy opary wyparują, schładzają się i kondensują z powrotem do postaci płynnej. Prężność pary jest utrzymywana na stałym poziomie po osiągnięciu temperatury wrzenia cieczy.
Jak obliczyć temperaturę wrzenia na podstawie ciepła parowania?
Ciepło parowania to ilość energii cieplnej potrzebna do przekształcenia ciekłego stanu materii w stan gazowy.
Temperaturę wrzenia cieczy można obliczyć z ciepła parowania za pomocą równania Clausiusa – Clapeyrona podanego jako [.
Jaka jest temperatura wrzenia wody w szybkowarze pracującym przy 1.8 bara, jeśli ciepło parowania wody wynosi 45k J/mol?
Dany: P2= 1.8 bara
Woda w normalnych warunkach atmosferycznych, czyli przy 1 atm, wrze w 1000C, stąd
P1= 1 bara
T1 = 1000C=373.2K
Hvap=45 kJ/mol
Korzystanie z równania Clasius – Clapeyron
W p2/P1=-ΔHvap/R(1/T2-1/T1)
In (1.8/1)=-45000/8.314*(1/T2-1/373.2)
In(1.8)=-5412.56(1/T2-0.0027)
0.5878=-5.412(1/T2-0.0027)
-10.86 *105=1/T2-0.0027
1 / T2= -10.86 * 105-0.0027
1 / T2= 0.00257
T2=1/0.00257 =389.1K
A 389.1K = 115.90C
Stąd temperatura wrzenia wody wewnątrz szybkowaru jest 115.90C.
Jak znaleźć temperaturę wrzenia z ciśnienia pary?
Temperaturę wrzenia można określić mierząc prężność pary nasyconej powstałą w tej temperaturze.
Ciecz może mieć różne temperatury wrzenia przy różnym ciśnieniu w układzie. Prężność pary można znaleźć za pomocą równania Clausiusa – Clapeyrona, również z diagramów fazowych oraz z wykres prężności pary w funkcji temperatury też.
Jaka jest temperatura wrzenia metanu przy ciśnieniu pary wynoszącym 2 atm? Biorąc pod uwagę, że ciepło parowania metanu wynosi 8.20 kJ/mol.
W normalnym ciśnieniu atmosferycznym temperatura wrzenia metanu wynosi -161.50C.
P1 = 1atm
P2 = 2atm
T1 = -161.50C =-161.5+273.2=111.7K
Hvap= 8.2 KJ/mol
Korzystanie z równania Clausiusa – Clapeyrona
To równa się -1520 C.
Stąd temperatura wrzenia metanu przy prężności pary 2 atm wzrasta do -1520 C.
Często Zadawane Pytania
Jakie są czynniki wpływające na prężność pary cieczy?
Ciśnienie pary wynika z ciśnienia odczuwanego na danym obszarze przez opary wyparowane z systemu do otoczenia.
Najważniejszym czynnikiem, od którego zależy prężność pary, jest temperatura i energia cieplna dostarczana do cieczy. Również skład chemiczny i dodane zanieczyszczenia będą zmieniać prężność pary.
Jak prężność pary zależy od wiązania międzycząsteczkowego między atomami?
Po dostarczeniu energii cieplnej do cieczy wiązanie międzycząsteczkowe między atomami zostaje zerwane, a cząstki poruszają się w przypadkowym ruchu.
Jeśli to wiązanie międzycząsteczkowe między atomem w przypadku danej cieczy jest niskie, co oznacza, że między atomami występuje słaba siła przyciągania, to wiązania te łatwo się rozerwą, nawet niewielka ilość energii dostarczonej do cieczy, a co za tym idzie prężność pary będzie wysoki w niskiej temperaturze.
Jak są ze sobą powiązane temperatura wrzenia i prężność pary?
Opary powstają w wyniku wzrostu temperatury cieczy dostarczającej ciepło.
W temperaturze wrzenia faza ciekła jest przekształcana w fazę gazową i w tej temperaturze ciśnienie pary utworzony staje się równy ciśnieniu atmosferycznemu.
Przeczytaj Więcej Fuzja kontra energia rozszczepienia.
Przeczytaj także:
- Czy lepkość zmienia się pod wpływem ciśnienia?
- Przykład ciśnienia względnego
- Przykład ciśnienia oceanicznego
- Ciśnienie w równowadze dynamicznej
- Przykład ciśnienia cząstkowego 2
- Przykład ciśnienia absolutnego
- Przykład ciśnienia dynamicznego
- Temperatura zamarzania i ciśnienie pary
- Przykład prężności pary
- Przykład ciśnienia hydrostatycznego
Cześć, jestem Akshita Mapari. Zrobiłem mgr. w fizyce. Pracowałem przy projektach takich jak Modelowanie numeryczne wiatrów i fal podczas cyklonu, Fizyka zabawek i zmechanizowanych maszyn dreszczowych w parkach rozrywki w oparciu o mechanikę klasyczną. Ukończyłem kurs na Arduino i zrealizowałem kilka mini projektów na Arduino UNO. Zawsze lubię odkrywać nowe obszary w dziedzinie nauki. Osobiście uważam, że nauka jest bardziej entuzjastyczna, gdy uczy się ją kreatywnie. Poza tym lubię czytać, podróżować, brzdąkać na gitarze, identyfikować skały i warstwy, fotografować i grać w szachy.
