Wie kocht Wasser in einem Topf ohne Deckel?
In einem geschlossenen Behälter baut sich der Dampfdruck leichter auf, in einem offenen Behälter kann er sich jedoch noch erhöhen.
Das Kochen in einem offenen Topf findet statt, wenn die Geschwindigkeit des Dampfdruckabfalls aufgrund der im Wasser gelösten Luft im Vergleich zur Geschwindigkeit des Dampfdruckanstiegs aufgrund des Aufheizens des Wassers unerheblich ist und der Dampfdruck mit dem übereinstimmt Luftdruck.
Angenommen, wir erhitzen einen Topf mit Lösungsmittel um es zu kochen, öffnen Sie sich zur Luft.
Wir werden zwei konkurrierende Prozesse haben, wenn sich das Lösungsmittel erwärmt:
- Die jeweiligen Lösungsmittelmoleküle mit genügend kinetischer Energie verdampfen von der Oberfläche der Lösung so dass der Dampfdruck über der Lösung liegt steigt.
- Die Luft über der Lösung löst sich im Lösungsmittel zu senken seinen Dampfdruck, indem die Lösungsmittelpartikel daran gehindert werden, aus der Oberfläche der Lösung auszutreten.
This is shown in this modification of Raoult's law:
#DeltaP_(vap) = -chi_"solute"P_(vap)^"*"#
where #chi_"solute"# is the mol fraction of any solute in an ideal solution, and #P_(vap)^"*"# is the vapor pressure of the pure solvent. Note that #DeltaP_(vap) < 0#, indicating a decrease is inevitable.
Die Löslichkeit von Gasen in Lösungsmitteln (wie Wasser) nimmt mit steigender Temperatur ab da schnellere Teilchen eine größere Tendenz zum Entweichen haben. Mit anderen Worten, wenn das Lösungsmittel erwärmt wird, es kann weniger Luft gelöst werden in das Lösungsmittel.
Infolgedessen sinkt der Dampfdruck aufgrund der in dem Lösungsmittel gelösten Luft wird weniger bedeutend als Lösungsmitteltemperatur steigt.
(Dies ist oben mathematisch dargestellt, wobei eine Abnahme der Löslichkeit [proportional zu #chi_"solute"#] führt zu einem geringeren Rückgang von #P_(vap)#.)
Bei ausreichend heißen Temperaturen kann die Geschwindigkeit der Lösungsmittelverdampfung (erhöhen, ansteigen im Dampfdruck) überwindet die Auflösungsgeschwindigkeit der Luft im Lösungsmittel (verringern in Dampfdruck), und das Lösungsmittel (wie Wasser) kann seinen Siedepunkt erreichen.