„Гледани лонац никад не кључа“ може изгледати као крајњи истина приликом кувања, али под правим околностима лонац кључа и брже него што се очекивало. Било да је камповање или хемија, предвиђање тачке кључања може бити изазов.
ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)
Одређивање тачке кључања на основу притиска може се постићи помоћу једначина, процена, номографа, он-лине калкулатора, табела и графикона.
Разумевање тачке кључања
До врења долази када је притисак паре течности једнак ваздушном притиску атмосфере изнад течности. На пример, на нивоу мора, вода кључа на 100 ° Ц. Како се кота повећава, количина атмосфере изнад течности опада, па се температура кључања течности смањује. Генерално, што је нижи атмосферски притисак, нижа је температура кључања било које течности. Поред атмосферског притиска, молекуларна структура и привлачност између молекула течности утиче на тачку кључања. Течности са слабим интермолекуларним везама кључају углавном на нижим температурама од течности са јаким интермолекуларним везама.
Израчунавање тачке кључања
Израчунавање тачке кључања на основу притиска може се извршити помоћу неколико различитих формула. Ове формуле се разликују у сложености и тачности. Генерално, јединице у овим прорачунима биће у метричком или Систем Интернатионал (СИ) систему, што ће резултирати температурама у степенима Целзијуса (оЦ). Да бисте претворили у Фахренхеит (оФ), користите конверзију:
Т (^ оФ) = \ фрац {9} {5} Т (^ оЦ) +32
где Т означава температуру. Што се тиче атмосферског притиска, јединице за притисак се поништавају, па које се јединице користе, било ммХг, барови, пси или другу јединицу, мање је важно него бити сигуран да су сва мерења притиска иста јединице.
Једна формула за израчунавање тачке кључања воде користи познату тачку кључања на нивоу мора, 100 ° Ц, атмосферски притисак на нивоу мора и атмосферски притисак у времену и надморској висини где траје кључање место.
На вишим надморским висинама, нижа тачка кључања воде захтева дуже кухање хране како би се осигурале одговарајуће унутрашње температуре. Из безбедносних разлога користите термометар за месо за проверу температура.
Формула:
БП_ {цорр} = БП_ {обс} - (П_ {обс} -760 \ тект {ммХг}) \ пута 0,045 ^ о \ тект {Ц / ммХг}
може се користити за проналажење непознате температуре кључања воде.
У овој формули БПцорр означава тачку кључања на нивоу мора, БПобс је непозната температура, а Побс атмосферски притисак на локацији. Вредност 760 ммХг је стандардни атмосферски притисак у милиметрима живе на нивоу мора и 0,045оЦ / ммХг је приближна промена температуре воде са сваком милиметарском променом живе у притиску.
Ако је атмосферски притисак једнак 600 ммХг, а тачка кључања је непозната при том притиску, онда једначина постаје
100 ° \ текст {Ц} = БП_ {обс} - (600 \ текст {ммХг} -760 \ текст {ммХг}) \ пута 0,045 ° \ текст {Ц / ммХг}
Израчунавање једначине даје:
100 ° \ текст {Ц} = БП_ {обс} - (- 160 \ текст {ммХг}) \ пута 0,045 ° \ текст {Ц / ммХг} = БП_ {обс} +7,2
Јединице ммХг се међусобно поништавају, остављајући јединице као степени Целзијуса. Решена за тачку кључања на 600ммХг, једначина постаје:
БП_ {обс} = 100 ° \ текст {Ц} -7,2 ° \ текст {Ц} = 92,8 ° \ текст {Ц}
Дакле, тачка кључања воде на 600ммХг, надморска висина од приближно 6400 стопа надморске висине, износиће 92,8 ° Ц, или:
92,8 \ пута \ фрац {9} {5} + 32 = 199 ° \ текст {Ф}
Упозорења
Једначине за израчунавање тачке кључања
Горе наведена детаљна једначина користи познати однос притиска и температуре са познатом променом температуре са променом притиска. Остале методе за израчунавање тачака кључања течности на основу атмосферског притиска, попут Цлаусиус-Цлапеирон једначина:
\ лн {\ фрац {П_1} {П_2}} = - \ фрац {Л} {Р} \ пута (\ фрац {1} {Т_1} - \ фрац {1} {Т_2})
укључују додатне факторе. На пример, у Цлаусиус-Цлапеирон-овој једначини једначина укључује природни лог (лн) почетне притисак подељен завршним притиском, латентном топлотом (Л) материјала и универзалном гасном константом (Р). Латентна топлота односи се на привлачење између молекула, својство материјала које утиче на брзину испаравања. Материјали са већом латентном топлотом захтевају више енергије да би прокључали, јер молекули имају јачу привлачност једни према другима.
Процена тачке кључања
Генерално, приближавање пада тачке кључања воде може се направити на основу надморске висине. На сваких 500 стопа пораста надморске висине, тачка кључања воде пада око 0,9 ° Ф.
Одређивање тачке кључања помоћу Номографа
Номограф се такође може користити за процену тачака кључања течности. Номографи користе три скале за предвиђање тачке кључања. Номограф приказује температурну скалу тачке кључања, температуру тачке кључања на скали притиска на нивоу мора и општу скалу притиска.
Да бисте користили номограф, спојите две познате вредности помоћу лењира и прочитајте непознату вредност на трећој скали. Почните са једном од познатих вредности. На пример, ако је позната тачка кључања на нивоу мора и барометарски притисак, повежите те две тачке лењиром. Проширивање линије од две повезане познанице показује колика треба бити температура тачке кључања на тој надморској висини. Супротно томе, ако је позната температура тачке кључања и тачка кључања на нивоу мора, користите лењир да бисте повезали две тачке, продужавајући линију да бисте пронашли барометарски притисак.
Коришћење он-лине калкулатора
Неколико он-лине калкулатора пружа температуру тачке кључања на различитим висинама. Многи од ових калкулатора показују само везу између атмосферског притиска и тачке кључања воде, али други показују додатна уобичајена једињења.
Коришћење графикона и табела
Израђени су графикони и табеле тачака кључања многих течности. У случају табела, тачка кључања течности приказана је за различите атмосферске притиске. У неким случајевима табела приказује само једну течност и тачку кључања при различитим притисцима. У другим случајевима може се приказати неколико течности под различитим притиском.
Графикони приказују криве тачке кључања на основу температуре и барометарског притиска. Графикони, попут номографа, користе познате вредности за стварање криве или, као код Цлаусиус-Цлапеирон-ове једначине, користе природни дневник притиска за развијање праве линије. Графикована линија приказује познате односе тачке кључања, с обзиром на скуп вредности притиска и температуре. Знајући једну вредност, следите линију вредности до графоване линије притисак-температура, а затим се окрените на другу осу да бисте утврдили непознату вредност.