Temperatura wrzenia

Temperatura wrzenia – temperatura, przy której ciśnienie powstającej pary (ciśnienie pary nasyconej) jest równe ciśnieniu otoczenia, skutkiem czego parowanie następuje w całej objętości cieczy (dana substancja wrze).

Temperatura wrzenia danej substancji jest niższa od temperatury punktu krytycznego danej substancji, a wyższa od temperatury punktu potrójnego.

Jeżeli nie podano ciśnienia, przy jakim określono temperaturę wrzenia, to uznaje się, że jest to ciśnienie atmosferyczne, czyli 1 atmosfera fizyczna (atm).

Zależność od ciśnienia

Wykres zmian temperatury wrzenia [°C] w zależności od ciśnienia [atm]. Od góry: chlorek metylenu, butan, neopentan, eter, octan metylu, fluorobenzen, 2-hepten

Temperatura wrzenia zależy silnie od ciśnienia, rosnąc wraz ze wzrostem ciśnienia. Zależność temperatury wrzenia od ciśnienia opisuje wzór Clausiusa-Clapeyrona, z którego w przybliżeniu stosowanym dla przemiany, w której jeden ze stanów skupienia jest gazem doskonałym, a pomija się objętość drugiego, wynika wzór:

$T_{w}=\left({\frac {1}{T_{0}}}-{\frac {R\ln \left({\frac {P_{w}}{P_{0}}}\right)}{\Delta H_{par}}}\right)^{-1},$

gdzie:

• $T_{w}$ – temperatura wrzenia przy ciśnieniu $P_{w}$ (w kelwinach),
• $P_{0}$ – ciśnienie pary nasyconej w temperaturze odniesienia $T_{0},$ zwykle jest to ciśnienie normalne (101,325 kPa),
• $P_{w}$ – ciśnienie pary nasyconej w danej temperaturze (tj. ciśnienie, dla którego wyznaczana jest temperatura wrzenia),
• $T_{0}$ – znana temperatura wrzenia przy ciśnieniu $P_{0},$
• $R$ – stała gazowa (8,314 J·K⁻¹ · mol⁻¹),
• $\Delta H_{par}$ – ciepło parowania substancji.

Powyższy wzór jest wzorem przybliżonym i nie może być stosowany dla dużych różnic ciśnień, oraz w pobliżu temperatury punktu krytycznego.

Szczególne przypadki wrzenia

Przy odpowiedniej czystości substancji ogrzewanej i pod pewnymi warunkami jest możliwe ogrzanie substancji w postaci ciekłej powyżej jej temperatury wrzenia. Ciecz taka nosi nazwę cieczy przegrzanej. Zapoczątkowanie wrzenia powoduje nagłe i intensywne parowanie w całej objętości cieczy.

Zobacz też

• ebuliometria

Bibliografia

• Peter WilliamP.W. Atkins Peter WilliamP.W., Chemia fizyczna, DorotaD. Jamróz (tłum.), JanJ. Najbar (red.), Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001, ISBN 83-01-13502-6, OCLC 749341318 . Brak numerów stron w książce

Linki zewnętrzne

• Bogdan Turczak: Wyznaczanie temperatury wrzenia wody w zależności od ciśnienia. [w:] Ćwiczenia dla Studenckiego Laboratorium Fizycznego ZUT [on-line]. labor.ps.pl. [dostęp 2015-06-13]. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-03-05)].
• Witold Mozga: Obliczanie temperatury wrzenia pod zmniejszonym ciśnieniem (kalkulator). [w:] Kalkulatory fizykochemiczne [on-line]. www.trimen.pl. [dostęp 2015-06-13].