Siedepunkt und Druck: Was, Wie, Beziehung, Auswirkungen und detaillierte Fakten

In diesem Artikel geht es um die Zusammenhang zwischen Siedepunkt und Druck. Unter uns herrscht die falsche Vorstellung, dass der Siedepunkt nur mit der Temperatur zusammenhängt. Aber in erster Linie ist es der Druck, der für das Sieden verantwortlich ist.

Das Sieden der Flüssigkeit beginnt, wenn der Dampfdruck der Flüssigkeit beginnt, den Wert des Umgebungs- oder Umgebungsdrucks zu berühren. Der Druck, bei dem das Sieden stattfindet, wird als Sättigungsdruck bezeichnet. Der Druck der Flüssigkeit steigt mit steigender Temperatur weiter an. Wir werden mehr über diese Beziehung in diesem Artikel studieren.

Was ist Partialdruck?

In einfachen Worten teilweise Druck ist definiert als der Druck, der von einer bestimmten Art von Flüssigkeitsmolekülen in einer Mischung ausgeübt wird.

Dieser Druck ist genau derselbe Druck, den die Flüssigkeitsmoleküle ausgeübt haben müssten, wenn diese die einzigen Moleküle wären, die das gesamte Volumen einnehmen. Der Partialdruckterm kommt ins Spiel, wenn mehr als eine Art von Flüssigkeitsmolekülen im System vorhanden sind.

Was ist Dampfdruck?

Der Dampfdruck ist der Druck, den flüssige Moleküle ausüben, wenn sie sich in gasförmige Moleküle umwandeln.

Der Dampfdruck steigt mit der Temperatur. Die Oberfläche der Flüssigkeit beginnt zu sieden, wenn der Oberflächendampfdruck gleich dem Umgebungsdruck ist. Die Atmosphäre übt einen gewissen Druck auf die Flüssigkeit aus, wenn dieser Wert des atmosphärischen Drucks durch den Dampfdruck erreicht wird, beginnt das Sieden. 

Wie beeinflusst der Druck den Siedepunkt?

Der Druck ist, wie oben erwähnt, einer der wichtigsten Faktoren, der den Siedepunkt einer Flüssigkeit direkt beeinflusst.

Wenn der Umgebungsdruck sehr hoch ist, dauert es für die Umgebung länger und es wird mehr Wärme benötigt, bis die Flüssigkeit den Umgebungsdruckwert erreicht, und daher ist der Siedepunkt der Flüssigkeit höher. Wenn der Umgebungsdruck niedrig ist, erreicht die Flüssigkeit bald den Umgebungsdruckwert. In diesem Fall ist der Siedepunkt niedriger als der Siedepunkt in Umgebungen mit hohem Druck.

Siedepunkt und Druckbeziehung

Jetzt haben wir eine klare Vorstellung davon, wie sich der Druck auf den Wert des Siedepunkts auswirkt. Der Hauptfaktor, der den Siedepunkt beeinflusst, ist der atmosphärische Druck. (Obwohl die Temperatur auch eine aktive Rolle spielt)

Wir werden unsere Diskussion darauf konzentrieren Zusammenhang zwischen Druck und Siedepunkt nur. Nehmen wir an, dass die Wärmeübertragungsrate konstant ist. Auf diese Weise werden die Flüssigkeitsmoleküle langsam erhitzt, was zu einem Anstieg ihres Dampfdrucks führt. Wenn der Dampf den Umgebungsdruck berührt, beginnt die Flüssigkeit zu sieden.

Bildnachweis: Benutzer: Markus Schweiß, Kochendes wasser02, CC BY-SA 3.0

Siedepunkt und Druckgleichung

Die Gleichung, die die Beziehung zwischen zeichnet Siedepunkt und Druck numerisch wird als Clausius-Clapeyron-Gleichung bezeichnet.

Die Clausius-Clapeyron-Gleichung ist unten angegeben:

Steigt der Siedepunkt mit dem Druck?

Mit zunehmendem Umgebungsdruck steigt auch der Siedepunkt, jedoch nur bis zum kritischen Punkt.

Es ist der Punkt, an dem die Substanz die Eigenschaften beider Phasen, dh Flüssigkeit und Gase, aufweist. Wir werden in späteren Abschnitten dieses Artikels mehr über kritische Punkte erfahren. Auch das können wir festhalten Tatsache, dass das Kochen Punkt der Flüssigkeit nimmt ab, wenn der Druck sinkt, bis der Tripelpunkt erreicht ist.

Wie steigt der Siedepunkt mit dem Druck?

Der Siedepunkt kann als der Temperaturwert definiert werden, bei dem der Dampfdruck einer Flüssigkeit gleich dem Umgebungsdruck wird. Dieser Temperaturwert hängt vom Umgebungsdruck ab.

Je höher der Umgebungsdruck, desto länger dauert es, bis der Dampfdruck der Flüssigkeit den Wert Umgebungsdruck erreicht. Die Wärmequelle führt der Flüssigkeit ständig Wärme zu, um ihren Druck zu erhöhen. Wenn der Druck an der Außenseite höher ist, ist auch die Siedezeit länger.

Wie kocht Wasser bei niedrigem Druck?

Bei niedrigem Druck beginnt das Wasser innerhalb kürzester Zeit zu kochen. Dies liegt daran, dass die Zeit, die der Dampfdruck benötigt, um den Wert des Umgebungsdrucks zu erreichen, geringer ist.

Ein bemerkenswertes Beispiel ist, dass das Essen in den Bergen sehr schnell zubereitet wird. Dies liegt daran, dass der Umgebungsdruck im Vergleich zum Druck auf Meereshöhe sehr viel geringer ist. Die Flüssigkeit braucht länger zum Kochen, wenn sie sich auf Meereshöhe befindet. 

Siedet Wasser bei hohem oder niedrigem Druck schneller?

Wir haben rigoros über die Wirkung diskutiert Druck am Siedepunkt. Es wird uns sehr deutlich gemacht, dass das Wasser bei niedrigeren Drücken schneller zu kochen beginnt.

Der Grund ist derselbe wie oben diskutiert. Das heißt, die Zeit, die der Dampfdruck benötigt, um den Wert des Umgebungsdrucks zu erreichen, ist geringer. Das Wasser beginnt zu kochen, wenn der Dampfdruck den Wert des Umgebungsdrucks erreicht.

Faktoren, die den Siedepunkt beeinflussen

Wir haben viele Dinge darüber diskutiert, was den Siedepunkt beeinflusst. Lassen Sie uns einen genaueren Blick auf diese Faktoren werfen.

Die Faktoren, die den Siedepunkt beeinflussen, sind unten angegeben:

• Temperaturen– Die Temperatur ist für die Erhöhung oder Verringerung des Dampfdrucks der Flüssigkeit verantwortlich. Wenn die Temperatur hoch ist, steigt der Dampfdruck und ebenso sinkt der Dampfdruck, wenn der Druck niedrig ist.
• Dampfdruck– Wenn der Dampfdruck den Wert des Umgebungsdrucks erreicht, beginnt die Flüssigkeit zu sieden. Der Druck, der von der Flüssigkeit ausgeübt wird, wenn sie dabei ist, ihre Phase zu ändern, wird als Dampfphase bezeichnet.  
• Luftdruck– Wie der Name schon sagt, ist der atmosphärische Druck der Druck, der von der Atmosphäre ausgeübt wird. Der atmosphärische Druck spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Bestimmung des Siedepunkts der Substanz. Wenn der von der Atmosphäre ausgeübte Druck geringer ist, ist auch der Siedepunkt niedriger und andererseits ist der Siedepunkt höher, wenn der von der Atmosphäre ausgeübte Druck größer ist.

Was ist ein kritischer Punkt?

Einfach ausgedrückt ist der kritische Punkt eines Stoffes der Punkt, an dem die Eigenschaften einer Flüssigkeit wie Dichte, Temperatur, Druck usw. denen ihres eigenen gasförmigen Zustands entsprechen.

Dies kann als Gleichgewichtszustand bezeichnet werden, in dem die Substanz sowohl in der flüssigen als auch in der gasförmigen Phase vorliegt. Die Moleküle weisen gleichzeitig Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen auf.

Was passiert am kritischen Punkt?

Wenn die Temperatur der Flüssigkeit erhöht wird, sinkt die Dichte der Flüssigkeit und gleichzeitig beginnt die Dichte des Gases zuzunehmen.

Wenn die Dichten von Flüssigkeit und Gas gleich werden, wird der jeweilige Punkt als kritischer Punkt bezeichnet. Hier weist die Substanz sowohl Gas- als auch Flüssigphaseneigenschaften auf.