"조심 한 냄비는 결코 끓지 않는다"는 말은 요리 할 때 궁극적 인 진실처럼 보일 수 있지만, 적절한 상황에서는 냄비가 예상보다 더 빨리 끓습니다. 캠핑이든 화학이든 끓는점을 예측하는 것은 어려울 수 있습니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
압력을 기준으로 끓는점을 결정하는 것은 방정식, 추정, 노모 그래프, 온라인 계산기, 표 및 그래프를 사용하여 수행 할 수 있습니다.
비등점 이해
비등은 액체의 증기압이 액체 위의 대기압과 같을 때 발생합니다. 예를 들어 해수면에서 물은 212 ° F (100 ° C)에서 끓습니다. 고도가 증가하면 액체 위의 대기 량이 감소하므로 액체의 끓는 온도가 감소합니다. 일반적으로 대기압이 낮을수록 액체의 끓는점은 낮아집니다. 대기압 외에도 액체 분자 사이의 분자 구조와 인력이 비등점에 영향을 미칩니다. 분자간 결합이 약한 액체는 일반적으로 분자간 결합이 강한 액체보다 낮은 온도에서 끓습니다.
끓는점 계산
압력을 기준으로 끓는점을 계산하는 것은 여러 가지 다른 공식을 사용하여 수행 할 수 있습니다. 이러한 공식은 복잡성과 정확성이 다양합니다. 일반적으로 이러한 계산의 단위는 미터법 또는 SI (System International) 시스템으로 표시되며 결과적으로 섭씨 온도 (영형씨). 화씨로 변환하려면 (영형F), 변환을 사용하십시오.
T (^ oF) = \ frac {9} {5} T (^ oC) +32
여기서 T는 온도를 의미합니다. 대기압의 경우 압력 단위가 상쇄되므로 mmHg, bar, psi 또는 다른 단위는 모든 압력 측정이 동일하다는 것을 확인하는 것보다 덜 중요합니다. 단위.
물의 끓는점을 계산하는 공식 중 하나는 해수면 100 ° C에서 알려진 끓는점을 사용합니다. 해수면에서의 대기압과 끓는 시간과 고도에서의 대기압 장소.
높은 고도에서는 물의 끓는점이 낮기 때문에 적절한 내부 온도를 보장하기 위해 더 오랜 시간 동안 음식을 조리해야합니다. 안전을 위해 육류 온도계를 사용하여 온도를 확인하십시오.
공식 :
BP_ {corr} = BP_ {obs}-(P_ {obs} -760 \ text {mmHg}) \ times 0.045 ^ o \ text {C / mmHg}
알 수없는 물의 끓는 온도를 찾는 데 사용할 수 있습니다.
이 공식에서 BPcorr는 해수면에서의 끓는점을 의미하고 BPobs는 알려지지 않은 온도를 의미하며 Pobs는 해당 위치의 대기압을 의미합니다. 값 760mmHg는 해수면에서 수은 밀리미터 단위의 표준 대기압이며 0.045입니다.영형C / mmHg는 압력이 밀리미터 단위로 변할 때마다 수온의 대략적인 변화입니다.
대기압이 600 mmHg이고 그 압력에서 끓는점이 알려지지 않은 경우 방정식은 다음과 같습니다.
100 ° \ text {C} = BP_ {obs}-(600 \ text {mmHg} -760 \ text {mmHg}) \ times 0.045 ° \ text {C / mmHg}
방정식을 계산하면 다음이 제공됩니다.
100 ° \ text {C} = BP_ {obs}-(-160 \ text {mmHg}) \ times 0.045 ° \ text {C / mmHg} = BP_ {obs} +7.2
mmHg 단위는 서로 상쇄되어 단위는 섭씨로 남습니다. 600mmHg의 끓는점에 대해 풀면 방정식은 다음과 같습니다.
BP_ {obs} = 100 ° \ text {C} -7.2 ° \ text {C} = 92.8 ° \ text {C}
따라서 해발 약 6400 피트 고도 인 600mmHg에서 물의 끓는점은 92.8 ° C입니다.
92.8 \ times \ frac {9} {5} + 32 = 199 ° \ text {F}
경고
끓는점 계산 방정식
위에 설명 된 방정식은 압력 변화에 따른 알려진 온도 변화와 알려진 압력 및 온도 관계를 사용합니다. Clausius–Clapeyron 방정식과 같이 대기압을 기반으로 액체의 끓는점을 계산하는 다른 방법 :
\ ln {\ frac {P_1} {P_2}} =-\ frac {L} {R} \ times (\ frac {1} {T_1}-\ frac {1} {T_2})
추가 요인을 통합하십시오. 예를 들어 Clausius-Clapeyron 방정식에서 방정식은 시작의 자연 로그 (ln)를 통합합니다. 압력을 종료 압력, 재료의 잠열 (L) 및 범용 가스 상수 (R)로 나눈 값입니다. 잠열은 기화 속도에 영향을 미치는 물질의 특성 인 분자 간의 인력과 관련이 있습니다. 더 높은 잠열을 가진 물질은 분자가 서로 더 강한 인력을 가지고 있기 때문에 끓는 데 더 많은 에너지가 필요합니다.
비등점 추정
일반적으로 물의 끓는점 강하의 근사치는 고도를 기준으로 할 수 있습니다. 고도가 500 피트 증가 할 때마다 물의 끓는점이 약 0.9 ° F 떨어집니다.
Nomograph를 사용하여 끓는점 결정
노모 그래프를 사용하여 액체의 끓는점을 추정 할 수도 있습니다. Nomograph는 끓는점을 예측하기 위해 세 가지 척도를 사용합니다. 노모 그래프는 끓는점 온도 눈금, 해수면 압력 눈금에서의 끓는점 온도 및 일반 압력 눈금을 보여줍니다.
노모 그래프를 사용하려면 눈금자를 사용하여 두 개의 알려진 값을 연결하고 세 번째 척도에서 알려지지 않은 값을 읽으십시오. 알려진 값 중 하나로 시작하십시오. 예를 들어 해수면의 끓는점이 알려져 있고 기압이 알려진 경우이 두 점을 눈금자로 연결합니다. 두 개의 연결된 알려진 것에서 선을 확장하면 해당 고도에서 끓는점 온도가 얼마인지 보여줍니다. 반대로 끓는점 온도가 알려져 있고 해수면에서의 끓는점이 알려진 경우 눈금자를 사용하여 두 점을 연결하고 선을 확장하여 기압을 찾습니다.
온라인 계산기 사용
여러 온라인 계산기는 다른 고도에서 끓는점 온도를 제공합니다. 이러한 계산기 중 상당수는 대기압과 물의 끓는점 사이의 관계 만 표시하지만 다른 계산기는 일반적인 추가 화합물을 보여줍니다.
그래프 및 표 사용
많은 액체의 끓는점에 대한 그래프와 표가 개발되었습니다. 표의 경우 다른 대기압에 대한 액체의 끓는점이 표시됩니다. 경우에 따라 표에는 다양한 압력에서 하나의 액체와 끓는점이 표시됩니다. 다른 경우에는 압력이 다른 여러 액체가 표시 될 수 있습니다.
그래프는 온도와 기압을 기반으로 한 비등점 곡선을 보여줍니다. nomograph와 같은 그래프는 알려진 값을 사용하여 곡선을 생성하거나 Clausius-Clapeyron 방정식과 마찬가지로 압력의 자연 로그를 사용하여 직선을 만듭니다. 그래프로 표시된 선은 일련의 압력 및 온도 값에서 알려진 비등점 관계를 보여줍니다. 하나의 값을 알고 그래프로 표시된 압력-온도 선의 값 선을 따른 다음 다른 축으로 돌려 알려지지 않은 값을 결정합니다.
