Questo articolo discute la relazione tra il punto di ebollizione e la pressione atmosferica. Abbiamo tutti l'idea sbagliata che il punto di ebollizione di un liquido dipenda dalla temperatura. Questo non è vero.
La temperatura gioca un ruolo importante nell'ebollizione, ma c'è un altro fattore responsabile dell'ebollizione. Questa è la pressione del vapore. Questa pressione di vapore quando raggiunge il valore della pressione atmosferica esterna al sistema, il liquido inizia a bollire.
Cos'è la pressione del vapore?
La pressione di vapore è il valore della pressione esercitata dalla superficie del liquido quando sta per cambiare il suo stato in gassoso.
La temperatura viene aumentata per fare in modo che il valore della pressione di vapore raggiunga il valore della pressione ambiente. All'aumentare della temperatura aumenta anche la pressione del liquido. Questa legge è chiamata legge di Gay-Lusaac in termodinamica.
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Definire il punto di ebollizione utilizzando la pressione atmosferica e la pressione del vapore
Tutti abbiamo visto bollente acqua almeno una volta nella nostra vita. È il punto in cui la fase liquida di una sostanza si trasforma in fase gassosa.
Ogni volta che ciò accade, la pressione ambiente e la tensione di vapore del liquido avranno gli stessi valori. Per ottenere questa uguaglianza, la temperatura del liquido viene aumentata continuamente. All'aumentare della temperatura, aumenta anche la pressione. L'ebollizione è osservata da goccioline di liquido che salgono.
Il punto di ebollizione dipende dalla pressione atmosferica?
Decisamente sì. Come abbiamo discusso che la pressione del vapore quando raggiunge il valore della pressione atmosferica, avviene l'ebollizione.
Se il valore della pressione atmosferica è esso stesso inferiore, ci vorrà meno tempo prima che la pressione del vapore tocchi il valore della pressione atmosferica. In questo modo il punto di ebollizione sarà inferiore rispetto ai luoghi in cui la pressione ambiente è maggiore.
Effetto della pressione atmosferica sul punto di ebollizione
Abbiamo discusso chiaramente nella sezione precedente per quanto riguarda gli effetti della pressione atmosferica sul punto di ebollizione di una sostanza.
In poche parole, possiamo dire che la pressione atmosferica e l'ebollizione sono entrambe direttamente dipendenti l'una dall'altra, se cambia una cambia anche l'altra. Entrambi sono direttamente proporzionali tra loro, cioè se una quantità aumenta, ne aumenterà anche un'altra. Se il liquido inizia a bollire più velocemente di quanto sicuramente la pressione atmosferica esterna sarebbe bassa.
Come aumentare la pressione atmosferica?
La pressione atmosferica dipende principalmente dalla gravità. A causa della gravità, le molecole sono attratte dalla superficie.
Quindi la pressione atmosferica sarà maggiore dove l'effetto della gravità è maggiore. In parole semplici, i luoghi più vicini alla superficie terrestre (livello del mare), quei luoghi avranno una pressione atmosferica maggiore rispetto ai luoghi a maggiore altitudine.
Perché il punto di ebollizione varia con la pressione atmosferica?
Finora abbiamo discusso molto sull'effetto della pressione atmosferica sul punto di ebollizione nelle prime sezioni di questo articolo. Entrambi sono direttamente correlati tra loro e il punto di ebollizione dipende dal valore della pressione atmosferica all'esterno del sistema.
Questo perché quando la pressione di vapore sulla superficie del liquido inizia ad aumentare e ad avvicinarsi al valore della pressione atmosferica, inizia l'ebollizione. Se il valore della pressione atmosferica è basso, il liquido inizierà a bollire molto facilmente e più velocemente.
In che modo la pressione atmosferica e l'altitudine influenzano il punto di ebollizione?
Gravità. La gravità è la ragione principale dietro l'intero episodio della dipendenza del punto di ebollizione dall'altitudine e dalla pressione atmosferica.
La gravità è maggiore sulla superficie terrestre e diminuisce leggermente man mano che saliamo. A causa della gravità, le molecole nell'atmosfera si accumulano strettamente vicino alla superficie e sono leggermente sparse ad altitudini più elevate. Conosciamo l'effetto diretto della pressione atmosferica e delle altitudini più elevate sul punto di ebollizione di una sostanza.
Equazione del punto di ebollizione e della pressione atmosferica
L'equazione di Clausius Clapeyron ci fornisce una relazione matematica diretta tra l'atmosfera pressione e punto di ebollizione.
Usando questa equazione, una persona può trovare i valori del punto di ebollizione per diverse pressioni di vapore se viene fornito solo il valore del punto di ebollizione con la temperatura corrispondente. L'equazione è data come segue-
Dove bollirà l'acqua più velocemente, in superficie o in cima alla collina?
Dopo aver discusso così tanti punti riguardanti l'influenza della pressione atmosferica e l'elevazione sul punto di ebollizione, ora possiamo rispondere facilmente a questa domanda.
A livello della superficie, la pressione atmosferica è maggiore e in cima alla collina la pressione atmosferica è inferiore. Quindi è sicuro dire che l'acqua bollirà più velocemente in cima alla collina a causa della bassa pressione atmosferica. Ci vorrà meno tempo prima che la pressione del vapore dell'acqua raggiunga un valore uguale alla pressione atmosferica.
Cos'è la cavitazione?
La cavitazione è correlata all'ebollizione. Avviene all'interno di un liquido quando la tensione di vapore locale diventa molto rapidamente inferiore alla pressione di vapore.
La cavitazione è l'ebollizione localizzata delle particelle liquide che può essere osservata dalla formazione di bolle e vuoti nel liquido. La cavitazione è indesiderabile perché danneggia i componenti meccanici utilizzati nella macchina.
Qual è l'equazione di Bernoulli?
L'equazione di Bernoulli è data per fluidi incomprimibili che scorrono in un flusso lineare. Questa equazione ci dice che per un fluido che si muove in una linea di flusso, le particelle di fluido avranno energia costante dappertutto.
In parole semplici, l'equazione di Bernoulli ci dice che: pressione statica+pressione dinamica= pressione totale.
Cosa succede alla pressione atmosferica mentre ci muoviamo verso l'alto?
Man mano che ci muoviamo verso l'alto, l'effetto della gravità diminuisce. Quindi, le molecole nell'aria si disperdono e sono impacchettate in modo lasco.
A causa di ciò, il valore della pressione atmosferica diminuisce. Quando diciamo questo, il punto di ebollizione di una sostanza viene direttamente influenzato. A causa della bassa pressione atmosferica si abbassa anche il punto di ebollizione della sostanza.
Qual è il punto di ebollizione dell'acqua a condizioni di pressione standard?
In condizioni atmosferiche standard, la pressione atmosferica è considerata come 1 atm o 1.01 x 10^5 Pa.
A questo punto, l'acqua bolle a 100 gradi Celsius o 212 gradi Fahrenheit. Le conversioni di unità possono essere effettuate utilizzando le rispettive formule di conversione. In Kelvin, il temperatura del punto di ebollizione è 373.15 Kelvin.
Ciao .... Sono Abhishek Khambhata, ho perseguito B. Tech in ingegneria meccanica. Durante i miei quattro anni di ingegneria, ho progettato e pilotato veicoli aerei senza pilota. Il mio forte è la meccanica dei fluidi e l'ingegneria termica. Il mio progetto del quarto anno era basato sul miglioramento delle prestazioni dei veicoli aerei senza pilota utilizzando la tecnologia solare. Mi piacerebbe entrare in contatto con persone che la pensano allo stesso modo.