การต้ม: แนวคิดประเภทและตัวอย่าง - เคมี

การเดือดคือการเปลี่ยนสถานะหรือเฟสของเหลวเป็นสถานะก๊าซ เกิดขึ้นเมื่อของเหลวได้รับความร้อนจนถึงจุดเดือด: อุณหภูมิที่ความดันไอของของเหลวเท่ากับความดันบรรยากาศที่กระทำบนพื้นผิวของของเหลว

โดยทั่วไปในความร้อนเดือดจะจ่ายที่ด้านล่างของภาชนะที่บรรจุของเหลว เริ่มมีการก่อตัวของฟองอากาศที่มีปริมาตรเพิ่มขึ้นเมื่อลอยขึ้นสู่พื้นผิวของของเหลวเนื่องจากความดันจะลดลงเมื่อมันสูงขึ้น

เมื่อของเหลวเดือดแสดงว่าถึงจุดเดือดแล้ว ที่มา: Pixabay

เมื่อของเหลวที่ให้ความร้อนเป็นน้ำฟองอากาศจะมีไอน้ำ นั่นคือพวกมันมีน้ำอยู่แล้วในสถานะที่เป็นก๊าซ นอกจากนี้ฟองอากาศจะกระจายไปทั่วปริมาตรของของเหลว อุณหภูมิของน้ำเดือดอยู่ที่ประมาณ100ºCที่ความดัน 1 atm (760 mmHg)

ในการทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะจากเฟสของเหลวเป็นก๊าซจำเป็นต้องจัดหาพลังงาน (เอนทัลปีของการกลายเป็นไอ) ขณะเกิดการเดือดอุณหภูมิของน้ำจะคงที่ที่ 100 ºCเนื่องจากพลังงานความร้อนจะสูญเสียไปเมื่อโมเลกุลของน้ำเหลวออกมาเป็นไอน้ำ

ประเภทของการต้ม

การเดือดมีสองประเภทหลัก ๆ คือนิวคลีเอตและฟลักซ์ความร้อนวิกฤต

ในการเดือดแบบนิวคลีเอตฟองอากาศขนาดเล็กจะก่อตัวขึ้นตามที่ต่างๆในปริมาตรของของเหลว

การก่อตัวของฟองอากาศจะสังเกตได้หลังจากอุณหภูมิสูงขึ้น

ในขณะเดียวกันในการไหลของความร้อนขั้นวิกฤตจะเกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวที่ให้ความร้อนเพื่อให้เกิดการเดือดร้อนขึ้นสูงกว่าค่าอุณหภูมิวิกฤตก่อตัวเป็นชั้นไอบนพื้นผิว

จุดเดือด

ปัจจัยที่กำหนดจุดเดือด

ความดันบรรยากาศ

การเพิ่มขึ้นของความดันบรรยากาศส่งผลให้จุดเดือดเพิ่มขึ้นเนื่องจากจำเป็นต้องเพิ่มความดันไอน้ำเพื่อให้ความดันบรรยากาศเท่ากัน เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้อุณหภูมิของน้ำจะต้องเพิ่มขึ้นซึ่งจำเป็นต้องมีค่าใช้จ่ายแคลอรี่ที่สูงขึ้น

ในทางตรงกันข้ามเมื่อความดันบรรยากาศลดลงเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในภูเขาที่มีความสูงเหนือระดับน้ำทะเลจุดเดือดจะลดลงเนื่องจากต้องการความดันไอต่ำกว่าความดันบรรยากาศ

กองกำลังระหว่างโมเลกุล

โมเลกุลในสารละลายมีปฏิสัมพันธ์หลายประเภท ได้แก่ การกระจายตัวหรือแรงลอนดอนแรงไดโพล - ไดโพลและพันธะไฮโดรเจน ยิ่งขนาดของกองกำลังเหล่านี้มีจุดเดือดสูงขึ้น

ต้องใช้พลังงานความร้อนเพื่อทำลายปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลเพื่อให้มีพลังงานเพียงพอสำหรับการเดือด ตัวอย่างเช่นเมทิลอีเธอร์ (C ₂ H ₆ O) มีจุดเดือด 25 ° C ในขณะที่เอทิลอีเธอร์ (C ₄ H ₁₀ O) มีจุดเดือด 78.5 ° C

มีการอธิบายความแตกต่างระหว่างจุดเดือดแม้จะมีโครงสร้างทางเคมีที่คล้ายคลึงกันเนื่องจากเอทิลอีเธอร์มีมวลโมเลกุลสูงกว่า ทั้งสองสร้างพันธะไฮโดรเจน แต่แรงการกระจายใน C ₄ H ₁₀ O นั้นแข็งแกร่งกว่าใน C ₂ H ₆ O

ความแตกต่างระหว่างการเดือดและการระเหย

การเดือดเกิดขึ้นในของเหลวใกล้แหล่งความร้อนจากนั้นกระจายไปทั่วปริมาตรของของเหลว มีให้เห็นในภาพประกอบนี้:

ในขณะเดียวกันการระเหยเป็นปรากฏการณ์ของพื้นผิวของเหลว

การระเหยเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของของเหลวที่ส่วนต่อประสานของอากาศกับของเหลวมีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะแรงตึงผิวที่กระทำกับมัน ดังนั้นมันจึงหนีออกจากไซนัสของของเหลวและผ่านเข้าสู่เฟสของก๊าซ

การระเหยสามารถเกิดขึ้นได้ทุกอุณหภูมิ แต่ความเป็นไปได้ที่จะเกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ ในภาพต่อไปนี้คุณจะเห็นน้ำที่ระเหยจากพื้นดิน:

ตัวอย่างการต้ม

การฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำ

ดำเนินการในอุปกรณ์ที่เรียกว่าหม้อนึ่งความดันซึ่งมีความสามารถในการสร้างแรงกดดันสูงที่เกิดจากไอน้ำซึ่งไม่สามารถหลบหนีได้ ในทำนองเดียวกันมีการเพิ่มขึ้นของจุดเดือดของน้ำซึ่งทำให้สามารถเข้าถึงอุณหภูมิที่สูงกว่า 100 ºC

ในหม้อนึ่งความดันวัสดุสำหรับการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อวัสดุผ่าตัดวัสดุสำหรับใช้ในห้องปฏิบัติการอาหารเลี้ยงเชื้อ ฯลฯ จะถูกฆ่าเชื้อ เงื่อนไขที่ใช้ในการฆ่าเชื้อในหม้อนึ่งความดันคือความดัน 15 ปอนด์อุณหภูมิ 121 ºCและระยะเวลา 15 นาที

ทำอาหาร

อาหารถูกทำให้ร้อนโดยวางไว้ในน้ำ ในระหว่างการปรุงอาหารจะใช้อุณหภูมิที่เท่ากับจุดเดือดของน้ำ (100 ºC) อาหารจะได้รับความร้อนในช่วงเวลาที่ประสบการณ์ระบุเพื่อให้ถึงสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการกลืนกิน

อาหารจีนใช้การต้มและนึ่งเพียงเล็กน้อยเพื่อรักษาสีพื้นผิวและรสชาติของอาหาร ประเภทของการปรุงอาหารที่เรียกว่าเคี่ยวใช้อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือด การปรุงอาหารก็ใช้ไอน้ำเช่นกัน

หม้อความดัน

หม้ออัดแรงดันใช้ในการปรุงอาหาร การทำงานของมันขึ้นอยู่กับความสามารถในการ จำกัด การหลบหนีของไอน้ำที่ผลิตขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศซึ่งจะทำให้ความดันภายในเพิ่มขึ้น

การเพิ่มขึ้นของความดันที่กระทำบนพื้นผิวของของเหลวในหม้อแปลเป็นการเพิ่มขึ้นของจุดเดือดและอุณหภูมิที่สูงกว่า100ºC ซึ่งจะช่วยลดเวลาในการปรุงอาหารและประหยัดการใช้เชื้อเพลิง

การกระจายความร้อน

น้ำถูกต้มบนพื้นผิวที่ชอบน้ำเพื่อทำให้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เย็นลงและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงจึงป้องกันไม่ให้ร้อนเกินไป เพื่อให้ถึงจุดเดือดและเดือดน้ำจะต้องรับความร้อนจากสภาพแวดล้อมและทำให้อุณหภูมิลดลง

การหามวลโมลาร์ของตัวถูกละลาย

การเพิ่มจุดเดือดของน้ำเป็นสมบัติเชิงเปรียบเทียบ ดังนั้นจึงขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของตัวถูกละลายที่ละลาย เมื่อรู้แล้วมวลโมลาร์ของตัวถูกละลายสามารถประมาณได้ อย่างไรก็ตามมีวิธีการที่แม่นยำกว่าเช่นมวลสารซึ่งยังคงเป็นวิธีที่มีประโยชน์

อุตสาหกรรมน้ำตาล

ในการกลั่นน้ำตาลทรายเพื่อผลิตน้ำตาลผลึกน้ำอ้อยจะถูกต้มและอุณหภูมิจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของน้ำตาลในนั้น

การเพิ่มจุดเดือดของน้ำอ้อยเป็นการวัดความเข้มข้นของน้ำตาลในสารละลาย นี่เป็นข้อมูลสำคัญในการทำให้เกิดการตกผลึกของน้ำตาล

อ้างอิง

Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (26 กันยายน 2562). นิยามการต้มทางเคมี. ดึงมาจาก: thoughtco.com
วิกิพีเดีย (2019) จุดเดือด. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
Breslyn W. & Wyler C. (29 กันยายน 2019). การต้ม สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
การต้ม สืบค้นจาก: chem.purdue.edu
บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (19 พฤษภาคม 2558). การต้ม สารานุกรมบริแทนนิกา. ดึงมาจาก: britannica.com
ศ. SofíaGutiérrez de Gamboa (2008) การฆ่าเชื้อด้วยความร้อนของมนุษย์ . กู้คืนจาก: ucv.ve
มหาวิทยาลัย Purdue (30 เมษายน 2561). พื้นผิวที่ไม่ซับน้ำสามารถต้มน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เย็นอยู่เสมอ วิทยาศาสตร์ สืบค้นจาก: sciencedaily.com
เบรนแนนจอห์น (2019) การใช้จุดเดือดสูง sciencing.com ดึงมาจาก: sciencing.com

การต้ม: แนวคิดประเภทและตัวอย่าง - เคมี - 2025