„Vaadatud pott ei keeda kunagi“ võib toiduvalmistamisel tunduda ülima tõepärasusena, kuid õigetes oludes keeb pott oodatust veelgi kiiremini. Olgu telkimine või keemia, keemistemperatuuri ennustamine võib olla keeruline.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Keemistemperatuuri saab rõhu põhjal määrata võrrandite, hinnangute, nomograafide, online-kalkulaatorite, tabelite ja graafikute abil.
Keemispunkti mõistmine
Keemine toimub siis, kui vedeliku aururõhk võrdub vedeliku kohal oleva atmosfääri õhurõhuga. Näiteks merepinnal keeb vesi temperatuuril 212 ° F (100 ° C). Kõrguse kasvades väheneb vedeliku kohal oleva atmosfääri hulk, mistõttu vedeliku keemistemperatuur langeb. Üldiselt, mida madalam on atmosfäärirõhk, seda madalam on mis tahes vedeliku keemistemperatuur. Lisaks atmosfäärirõhule mõjutab vedeliku molekulide struktuur ja külgetõmme keemistemperatuuri. Nõrkade molekulidevaheliste sidemetega vedelikud keevad üldiselt madalamatel temperatuuridel kui tugevate molekulidevaheliste sidemetega vedelikud.
Keemispunkti arvutamine
Keemistemperatuuri saab rõhu põhjal arvutada mitme erineva valemi abil. Need valemid erinevad keerukuse ja täpsuse poolest. Üldiselt on nende arvutuste ühikud meetermõõdustikus või System International (SI) süsteemis, mille tulemuseks on temperatuurid Celsiuse kraadides (oC). Fahrenheiti (oF), kasutage teisendust:
T (^ oF) = \ frac {9} {5} T (^ oC) +32
kus T tähendab temperatuuri. Mis puutub atmosfäärirõhku, siis rõhuühikud tühistuvad, nii et milliseid ühikuid kasutatakse, kas mmHg, baare, psi või mõni muu ühik, on vähem oluline kui olla kindel, et kõik rõhu mõõtmised on ühesugused ühikut.
Üks vee keemistemperatuuri arvutamise valem kasutab teadaolevat keemistemperatuuri merepinnal 100 ° C atmosfäärirõhk merepinnal ning atmosfäärirõhk ajal ja kõrgusel, kus keemine toimub koht.
Kõrgemal tõuseb vee madalam keemistemperatuur piisava sisetemperatuuri tagamiseks toidu küpsetamiseks kauem. Ohutuse huvides kasutage temperatuuride kontrollimiseks lihatermomeetrit.
Valem:
BP_ {corr} = BP_ {obs} - (P_ {obs} -760 \ text {mmHg}) \ korda 0,045 ^ o \ text {C / mmHg}
saab kasutada vee tundmatu keemistemperatuuri leidmiseks.
Selles valemis tähendab BPcorr keemistemperatuuri merepinnal, BPobs on tundmatu temperatuur ja Pobs tähendab atmosfäärirõhku asukohas. Väärtus 760 mmHg on standardne atmosfäärirõhk millimeetrites elavhõbedat merepinnal ja 0,045oC / mmHg on ligikaudne veetemperatuuri muutus iga millimeetri elavhõbeda rõhumuutusega.
Kui atmosfäärirõhk on 600 mmHg ja keemispunkt pole sellel rõhul teada, siis võrrand muutub
100 ° \ text {C} = BP_ {obs} - (600 \ text {mmHg} -760 \ text {mmHg}) \ korda 0,045 ° \ text {C / mmHg}
Võrrandi arvutamine annab:
100 ° \ text {C} = BP_ {obs} - (- 160 \ text {mmHg}) \ korda 0,045 ° \ text {C / mmHg} = BP_ {obs} +7,2
MmHg ühikud tühistavad üksteise, jättes ühikud Celsiuse kraadides. Keetmistemperatuuri juures 600 mmHg lahendatuna muutub võrrand:
BP_ {obs} = 100 ° tekst {C} -7,2 ° tekst {C} = 92,8 ° tekst {C}
Seega on vee keemistemperatuur temperatuuril 600 mmHg, umbes 6400 jala kõrgusel merepinnast, 92,8 ° C või:
92,8 \ korda \ frac {9} {5} + 32 = 199 ° \ tekst {F}
Hoiatused
Keemispunkti arvutamise võrrandid
Eespool kirjeldatud võrrand kasutab teadaolevat rõhu ja temperatuuri suhet teadaoleva temperatuuri muutusega koos rõhu muutumisega. Muud meetodid vedelike keemispunktide arvutamiseks atmosfäärirõhu põhjal, nagu Clausius – Clapeyroni võrrand:
\ ln {\ frac {P_1} {P_2}} = - \ frac {L} {R} \ korda (\ frac {1} {T_1} - \ frac {1} {T_2})
kaasata täiendavaid tegureid. Näiteks Clausius-Clapeyroni võrrand sisaldab võrrand alguse logaritmi (ln) rõhk jagatud lõpprõhu, materjali varjatud kuumuse (L) ja universaalse gaasikonstandiga (R). Varjatud soojus on seotud molekulide vahelise külgetõmbega, mis on materjali omadus, mis mõjutab aurustumise kiirust. Suurema varjatud kuumusega materjalid vajavad keemiseni rohkem energiat, kuna molekulid tõmbuvad üksteise vastu tugevamalt.
Keemispunkti hindamine
Üldiselt saab vee keemistemperatuuri languse ligikaudselt määrata kõrgusest lähtuvalt. Iga 500 jala kõrguse kasvu korral langeb vee keemistemperatuur umbes 0,9 ° F.
Keemistemperatuuri määramine nomograafide abil
Vedelike keemispunktide hindamiseks võib kasutada ka nomograafi. Nomograafid kasutavad keemistemperatuuri ennustamiseks kolme skaalat. Nomograaf näitab keemistemperatuuri skaalat, keemistemperatuuri temperatuuri merepinna rõhuskaalal ja üldist rõhuskaalat.
Nomograafi kasutamiseks ühendage joonlaua abil kaks teadaolevat väärtust ja lugege tundmatu väärtus kolmandalt skaalalt. Alustage ühest teadaolevast väärtusest. Näiteks kui on teada keemistemperatuur merepinnal ja õhurõhk on teada, ühendage need kaks punkti joonlauaga. Sirge pikendamine kahest ühendatud tuntud küljest näitab, milline peaks olema selle kõrguse keemistemperatuuri temperatuur. Kui keemistemperatuuri temperatuur on teada ja keemistemperatuur merepinnal on teada, kasutage kahe punkti ühendamiseks joonlauda, pikendades joont õhurõhu leidmiseks.
On-line kalkulaatorite kasutamine
Mitmed online-kalkulaatorid pakuvad keemistemperatuuri erineval kõrgusel. Paljud neist kalkulaatoritest näitavad ainult atmosfäärirõhu ja vee keemistemperatuuri suhet, kuid teised näitavad täiendavaid levinud ühendeid.
Graafikute ja tabelite kasutamine
Välja on töötatud paljude vedelike keemispunktide graafikud ja tabelid. Tabelite korral on vedeliku keemistemperatuur näidatud erinevate atmosfäärirõhkude korral. Mõnel juhul näitab tabel ainult ühte vedelikku ja keemistemperatuuri erinevatel rõhkudel. Muudel juhtudel võib näidata mitut erineva rõhuga vedelikku.
Graafikud näitavad keemistemperatuuri kõveraid temperatuuri ja õhurõhu põhjal. Graafikud, nagu ka nomograaf, kasutavad kõvera loomiseks teadaolevaid väärtusi või, nagu Clausius-Clapeyroni võrrandi puhul, kasutavad sirgjoone loomiseks rõhu loomulikku logi. Graafiline joon näitab teadaolevaid keemispunktide seoseid, antud rõhu ja temperatuuri väärtuste komplekt. Teades ühte väärtust, järgige väärtuse joont graafiku rõhu-temperatuuri jooneni, seejärel pöörduge tundmatute väärtuste määramiseks teise telje poole.