VRELIŠČE: KONCEPT, VRSTE IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

Vrelišča je sprememba stanja ali tekočo fazo v plinastem stanju. Pojavi se, ko se tekočina segreje do vrelišča: temperatura, pri kateri je parni tlak tekočine enak atmosferskemu tlaku, ki se izvaja na površini tekočine.

Na splošno se pri vrenju toplota dovaja v spodnjem delu posode, ki vsebuje tekočino. Tam se začne tvoriti mehurčki, ki se povečujejo v volumnu, ko se dvigajo proti površini tekočine, ker se pritisk na njih zmanjšuje, ko se dvigajo.

Ko tekočina zavre, naj bi dosegla vrelišče. Vir: Pixabay.

Ko je segreta tekočina voda, mehurčki vsebujejo vodno paro; torej že vsebujejo vodo v plinastem stanju. Poleg tega se mehurčki porazdelijo po celotnem volumnu tekočine. Temperatura vrelišča vode je približno 100 ° C, pri tlaku 1 atm (760 mmHg).

Za nastanek spremembe stanja iz tekoče faze v plinasto je potrebno dovajati energijo (entalpija izhlapevanja). Medtem ko prihaja do vretja, temperatura vode ostane konstantna pri 100 ° C, saj se toplotna energija izgubi, ko tekoče molekule vode izhajajo kot vodna para.

Vrste vrenja

Obstajata dve glavni vrsti vrelišča: nuklirani in kritični toplotni tok.

Pri nukuletu vrelišča se na različnih mestih volumna tekočine tvorijo mehurčki z majhnimi volumni.

Po dvigu temperature opazimo nastanek mehurčkov

Medtem v kritičnem toplotnem toku prihaja do vretja, ko se površina, kjer se daje toplota za začetek vrenja, segreje nad kritično temperaturno vrednostjo in na površini tvori parno plast.

Vrelišče

Dejavniki, ki določajo vrelišče

Zračni tlak

Povišanje atmosferskega tlaka povzroči dvig vrelišča, saj je za povečanje atmosferskega tlaka potrebno povečati tlak vodne pare. Da bi to dosegli, je treba zvišati temperaturo vode, kar zahteva večje porabe kalorij.

Nasprotno, ko se atmosferski tlak zniža, kot se to zgodi na visoki gori nad morsko gladino, se vrelišče zniža, saj je potreben nižji parni tlak kot enak atmosferskemu.

Medmolekularne sile

Molekule v raztopini imajo več vrst interakcij, med drugim: disperzijske ali londonske sile, dipolno-dipolne sile in vodikove vezi. Večja kot je moč teh sil, večje je vrelišče.

Toplotna energija je potrebna za prekinitev interakcije med molekulami, tako da imajo lahko dovolj energije za vrenje. Na primer: metil etra (C ₂ H ₆ O) ima vrelišče pri 25 ° C, medtem ko etil etra (Ci ₄ H ₁₀ O) ima vrelišče 78,5 ° C.

Razlika med vreliščem, čeprav imata podobne kemične strukture, je razložena, ker ima etil eter višjo molekulsko maso; Oba tvorita vodikove vezi, vendar so disperzivne sile v C ₄ H ₁₀ O močnejše kot v C ₂ H ₆ O.

Razlika med vretjem in izhlapevanjem

Vretje izvira iz tekočine v bližini vira toplote, nato pa se širi po celotnem volumnu tekočine. Na tej sliki je razvidno:

Medtem je izhlapevanje pojav tekoče površine.

Izhlapevanje nastane, kadar ima molekula tekočine na vmesniku zrak-tekočina dovolj energije, da premaga površinsko napetost, ki je na njej; tako pobegne iz sinusa tekočine in preide v plinasto fazo.

Izhlapevanje se lahko pojavi pri kateri koli temperaturi, vendar se možnost njegovega pojava poveča s temperaturo. Naslednja slika prikazuje vodo, ki izhlapeva iz tal:

Primeri vrenja

Sterilizacija s paro

Izvaja se v opremi, imenovani avtoklav, ki lahko ustvarja visoke pritiske, ki jih povzroča vodna para, ki ne more uiti. Prav tako se poveča temperatura vrelišča vode, kar ji omogoča doseganje temperature nad 100 ºC.

V avtoklavu se sterilizirajo materiali za tkivno kulturo, kirurški materiali, materiali za uporabo v laboratorijih, gojiščih itd. Pogoji za sterilizacijo v avtoklavu so: 15 kilogramov tlaka, temperatura 121 ºC in trajanje 15 minut.

Kuhanje hrane

Hrano segrevamo tako, da jo damo v vodo. Med kuhanjem se uporabljajo temperature, ki so enake vrelišču vode (100 ºC). Hrana segreva v času, ki ga navajajo izkušnje, da doseže optimalne pogoje za zaužitje.

Kitajska hrana uporablja minimalno vrelišče in kuhanje na pari, da ohrani barvo, teksturo in okus živila. Vrste kuhanja, imenovane simmer, uporabljajo temperature pod vreliščem. Kuhanje hrane se uporablja tudi s pomočjo pare.

Lonec na pritisk

Štedilnik pod pritiskom se uporablja pri kuhanju hrane. Njegovo delovanje temelji na njegovi zmožnosti, da omeji izliv vodne pare, proizvedene v ozračje, kar ustvarja povečanje notranjega tlaka.

Povišanje tlaka na površini tekočine v loncu pomeni povečanje vrelišča in doseže temperature nad 100 ° C. To skrajša čas kuhanja in s tem prihrani na porabi goriva.

Odvajanje toplote

Voda vre na hidrofilnih površinah za hlajenje jedrskih reaktorjev in elektronskih naprav z visoko močjo, kar preprečuje njihovo pregrevanje. Da doseže vrelišče in zavre, mora voda odvzeti toploto iz okolice, kar povzroči znižanje temperature.

Določitev molarne mase topljenih snovi

Povečanje vrelišča vode je lastna lastnost; in zato odvisna od koncentracije raztopljene topljene snovi. Če vemo, je mogoče oceniti molarno maso topljenca. Vendar obstajajo natančnejše metode, na primer masna spektrometrija, ki je še vedno uporabna metoda.

Industrija sladkorja

Pri rafiniranju trsnega sladkorja za proizvodnjo kristalnega sladkorja se trsni sok zavre in temperatura, ki jo doseže, je odvisna od koncentracije sladkorja v njem.

Povišanje vrelišča trsnega soka je merilo koncentracije sladkorja v raztopini. To je pomembna informacija za dosego kristalizacije sladkorja.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Helmenstine, Anne Marie, dr. (26. september 2019). Opredelitev vrelišča v kemiji. Pridobljeno: misel.com
3. Wikipedija. (2019). Vrelišče. Pridobljeno: en.wikipedia.org
4. Breslyn W. & Wyler C. (29. september 2019). Vreti. Pridobljeno: chem.libretexts.org
5. Vreti. Pridobljeno: chem.purdue.edu
6. Uredniki Encyclopeedia Britannica. (19. maj 2015). Vreti. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno: britannica.com
7. Prof. Sofía Gutiérrez de Gamboa. (2008). Sterilizacija s človeško toploto. . Pridobljeno od: ucv.ve
8. Univerza Purdue. (30. april 2018). Vodoodporne površine lahko učinkovito vrejo vodo, ohranijo elektroniko hladno. ScienceDaily. Pridobljeno: sciencedaily.com
9. Brennan, John. (2019). Uporaba višine vrelišča. sciaching.com. Pridobljeno: sciaching.com