Wie berechnet man den Siedepunkt bei unterschiedlichen Drücken?

Wenn ein bestimmter Stoff Schwankungen des umgebenden Luftdrucks ausgesetzt ist, sinken die Siedepunkte mit abnehmenden Luftdruckwerten und nehmen mit zunehmenden Luftdruckwerten zu. Wenn die Siedepunktwerte für eine bestimmte Substanz bei einer bestimmten BP-Temperatur und einem bestimmten Druck angegeben sind, kann der Siedepunkt bei verschiedenen Dampfdruckwerten unter Verwendung der Clausis-Clapeyron-Gleichung bestimmt werden.

Die Clausis-Clapeyron-Gleichung leitet sich ab von #VP_2 = VP_1e^(-DeltaH_v/(RT))# bei zwei verschiedenen Temperaturen. Die klassische Form ist ...

#ln((VP_2)/(VP_1))# = #(Delta H_v)/R##(1/T_1 - 1/T_2")#

Nehmen Sie die folgenden Bedingungen für Wasser an ...
#BP_1 = T_1 = 373K# at #VP_1 = 760mmHg#
Bestimmen #BP_2 = T_2# at #VP_2 = 700mmHg#
#R = 0.008314 (Kj)/("mole"*K)#
#Delta H_v = 40.66 (Kj)/"mole"#

#ln(700/760)# = #((40.66(Kj)/"mol")/(0.008314(Kj)/(mol*K)))(1/373-1/T_2)#

Lösen Sie diesen Ausdruck für #T_2 => 371K = BP_2#

Wenn man jedoch die Siedepunktwerte von Substanzen hinsichtlich ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften betrachtet, sind die Siedepunkte umgekehrt abhängig vom Dampfdruck, den eine Flüssigphasensubstanz bei einer bestimmten Temperatur aufweist. Das Problem hängt hier von der Definition des Siedepunkts einer Flüssigphasensubstanz ab. Das ist, ...

per definitionem => Siedepunkt einer gegebenen Substanz ist die Temperatur, bei der der Dampfdruck einer flüssigen Substanz gleich dem umgebenden atmosphärischen Druck ist.

Dies bedeutet, dass zum Kochen einer Flüssigkeit dem Flüssigkeitskörper genügend Wärme zugeführt werden muss, um genügend Moleküle in die Dampfphase zu zwingen, so dass ihr Dampfdruck dem umgebenden atmosphärischen Druck entspricht. Wenn beispielsweise die intermolekularen Kräfte zwischen den Flüssigphasenmolekülen hoch sind, weist die Flüssigkeit aufgrund der begrenzten Verdampfung einen niedrigen Dampfdruck auf. Infolgedessen muss eine größere Wärmemenge (höhere Temperatur) in die Flüssigkeit abgegeben werden, um ihren Dampfdruckwert auf einen Wert zu bringen, der hoch genug ist, um dem Umgebungsluftdruck zu entsprechen und zu kochen.

Im Gegensatz dazu würde eine flüssige Substanz mit geringen intermolekularen Kräften einen hohen Dampfdruck aufweisen, da die Moleküle an der Grenzfläche Flüssigkeit / Atmosphäre leichter verdampfen und somit leichter einen Dampfdruck erreichen würden, der dem atmosphärischen Druck entspricht. Dies bedeutet, dass der Dampfdruck der Substanz mit niedrigeren intermolekularen Kräften den atmosphärischen Dampfdruck mit viel weniger Energieeinsatz erreichen und bei einer niedrigeren Temperatur sieden würde.

Man kann den Eigensiedepunkt einer flüssigen Substanz unter Verwendung der thermodynamischen Eigenschaften und unter Anwendung des folgenden Ausdrucks berechnen, um den thermodynamischen Siedepunkt zu erhalten.

=> #DeltaH^o = TDeltaS^o# => #T_(bp)# = #(DeltaH^o)/(DeltaS^o) #

Thermodynamischer Siedepunkt von Wasser#(H_2O)#:

(#DeltaH^o and S^o# Die Werte stammen aus der Tabelle der thermodynamischen Standardeigenschaften. )

#DeltaH^o[H_2O(l)] = - 285.8((Kj)/(mol))#
#DeltaH^o[H_2O(g)] = - 241.8((Kj)/(mol))#
#H_2O(l) rightleftharpoons H_2O(g)#

#DeltaH^o(Rx) = DeltaH^o[H_2O(g)] -DeltaH^o[H_2O(l)] #
#= -241.8((Kj)/(mol))(1 mol)+285.8((Kj)/(mol))(1mol#)
#= 44Kj#

#DeltaS^o(Rx) = S^o(H_2O(g) - S^o(H_2O(l))#
#=188.7((j)/(mol*K)) - 69.95((j)/(mol*K))#
#= 118.75((j)/(mol*K)) = 0.11875(Kj)/(mol*K))#

#T_(bp)= ((44((Kj)/(mol))) /(0.11875((Kj)/(mol*K)))) = 370.53K#
#T_(bp)= (370.53 - 273)^oC = 97.5^oC#