VRELIŠTE: POJAM, VRSTE I PRIMJERI - KEMIJA - 2026

Vrenja je promjena stanja ili tekuće faze u plinovito stanje. Nastaje kada se tekućina zagrijava do točke ključanja: temperatura pri kojoj je tlak para tekućine jednak atmosferskom tlaku koji se vrši na površini tekućine.

Općenito, pri ključanju toplina se dovodi u donjem dijelu spremnika koji sadrži tekućinu. Tamo započinje stvaranje mjehurića koji se povećavaju u volumenu kako se dižu prema površini tekućine, jer se pritisak na njih smanjuje kako se povećavaju.

Kad tečnost zavre, kaže se da je dostigla svoju ključ. Izvor: Pixabay.

Kada se zagrijava tekućina je voda, mjehurići sadrže vodenu paru; to jest, oni već sadrže vodu u plinovitom stanju. Osim toga, mjehurići su raspoređeni po cijelom volumenu tekućine. Temperatura vrenja vode je oko 100 ° C, pri tlaku od 1 atm (760 mmHg).

Za postizanje promjene stanja iz tekuće u plinovitu fazu potrebno je opskrbiti energijom (entalpija isparavanja). Dok traje ključanje, temperatura vode ostaje konstantna na 100 ºC, jer se toplinska energija gubi kako tekuće molekule vode izlaze kao vodena para.

Vrste kuhanja

Postoje dvije glavne vrste ključanja: nuklizirano i kritično toplinski tok.

U nukleatnom vrenju, mjehurići malog volumena formiraju se na različitim mjestima u volumenu tekućine.

Tvorba mjehurića uočava se nakon porasta temperature

U međuvremenu, u kritičnom toplotnom toku dolazi do vrenja kad se površina na kojoj se daje toplina kako bi započeo ključanje zagrijava iznad kritične temperaturne vrijednosti, formirajući sloj pare na površini.

Vrelište

Čimbenici koji određuju tačku ključanja

Atmosferski pritisak

Povećanje atmosferskog tlaka rezultira porastom točke ključanja, jer je potrebno povećati tlak vodene pare da se izjednači s atmosferskim tlakom. Da bi se to postiglo, temperatura vode mora se povećati, što zahtijeva veći trošak kalorija.

Suprotno tome, kada se atmosferski tlak smanji, kao što se događa u planini visoke nadmorske visine, točka vrenja opada, jer je potreban niži tlak pare nego jednak atmosferskom.

Intermolekularne sile

Molekule u otopini imaju nekoliko vrsta interakcija, uključujući: disperzijsku ili londonsku silu, dipol-dipolne sile i vodikove veze. Što je veća veličina ovih sila, to je veća tačka ključanja.

Toplinska energija je potrebna da prekine interakciju između molekula kako bi imali dovoljno energije za vrenje. Na primjer: metil eterom (C ₂ H ₆ O) ima točku vrenja na 25 ° C, dok se etil-eter (C ₄ H ₁₀ O) ima vrelište 78,5 ° C.

Razlika između vrelišta, iako ima slične kemijske strukture, objašnjava se jer etil eter ima veću molekulsku masu; Su oba oblik vodikove veze, ali disperzivna snage u C ₄ H ₁₀ O jači nego u C ₂ H ₆ O.

Razlika između vrenja i isparavanja

Vrelište potječe iz tekućine u blizini izvora topline, a zatim se širi cijelim volumenom tekućine. Na ovoj slici se vidi:

U međuvremenu je isparavanje fenomen površine tekućine.

Isparavanje nastaje kada molekula tekućine na granici zrak-tekućina ima dovoljno energije da nadvlada površinsku napetost na njoj; pa izlazi iz sinusa tekućine i prelazi u plinovitu fazu.

Isparavanje se može dogoditi na bilo kojoj temperaturi, ali mogućnost njegove pojave povećava se s temperaturom. Na sljedećoj slici možete vidjeti vodu koja isparava iz zemlje:

Primjeri vrenja

Parna sterilizacija

Izvodi se u opremi zvanoj autoklav, koja ima mogućnost stvaranja visokih pritisaka vodene pare, koji ne mogu pobjeći. Isto tako, postoji porast vrelišta vode, što mu omogućuje da dosegne temperature iznad 100 ºC.

U autoklavu se steriliziraju materijali za kulturu tkiva, kirurški materijali, materijali za upotrebu u laboratorijima, kulturi i sl. Uvjeti korišteni za sterilizaciju u autoklavu su: 15 kilograma tlaka, temperatura od 121 ºC i trajanje 15 minuta.

Kuhanje hrane

Hrana se zagrijava stavljanjem u vodu. Tijekom kuhanja koriste se temperature koje su jednake vrelištu vode (100 ºC). Hrana se zagrijava, tijekom vremena koje ukazuju iskustva, kako bi se postigli optimalni uvjeti za gutanje.

Kineska hrana koristi minimalno kuhanje i kuvanje kako bi se sačuvala boja, tekstura i okus hrane. Način kuhanja poznat pod nazivom lagano kuhanje koristi temperature ispod točke ključanja. Kuhanje hrane koristi se i upotrebom pare.

Ekspres lonac

Štednjak pod pritiskom koristi se u kuhanju hrane. Djelovanje se temelji na njegovoj sposobnosti da ograniči ispuštanje vodene pare proizvedene u atmosferu, što stvara porast unutarnjeg tlaka.

Povećanje pritiska na površini tekućine u loncu pretvara u porast vrelišta i dostiže temperaturu iznad 100 ° C. To smanjuje vrijeme kuhanja i samim tim štedi potrošnju goriva.

Odvod topline

Voda se kuha na hidrofilnim površinama radi hlađenja nuklearnih reaktora i elektronskih uređaja velike snage i na taj način sprečava njihovo pregrijavanje. Da bi dosegla točku ključanja i ključala, voda mora uzimati toplinu iz svoje okoline i to stvara pad njezine temperature.

Određivanje molarne mase rastvora

Povećanje vrelišta vode je svojstvo sudara; i stoga ovise o koncentraciji otopljenog rastvora. Znajući to, može se procijeniti molarna masa otopljene tvari. Međutim, postoje preciznije metode, poput masene spektrometrije, što je još uvijek korisna metoda.

Industrija šećera

U rafiniranju trske šećera za proizvodnju kristalnog šećera sok od trske se kuha, a temperatura koju dostigne ovisi o koncentraciji šećera u njemu.

Povišenje vrelišta soka od trske mjerenje je koncentracije šećera u otopini. Ovo je važna informacija za postizanje kristalizacije šećera.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (26. rujna 2019.). Definicija kuhanja u kemiji. Oporavilo od: misel.com
3. Wikipedia. (2019). Vrelište. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
4. Breslyn W. & Wyler C. (29. rujna 2019.). Ključanje. Oporavak od: chem.libretexts.org
5. Ključanje. Oporavak od: chem.purdue.edu
6. Urednici Encyclopaedia Britannica. (19. svibnja 2015.). Ključanje. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
7. Prof. Sofía Gutiérrez de Gamboa. (2008). Sterilizacija ljudskom toplinom., Oporavak od: ucv.ve
8. Sveučilište Purdue. (30. travnja 2018.). Vodootporne površine mogu učinkovito prokuhavati vodu, a elektroniku održavati hladnom. ScienceDaily. Oporavilo od: sciencedaily.com
9. Brennan, John. (2019). Uporaba visine točke ključanja. sciencing.com. Oporavilo od: sciaching.com