VIRIMAS: SĄVOKA, TIPAI IR PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Virimo yra valstybės Pakeisti arba skystos fazės į dujinę būseną. Tai įvyksta, kai skystis įkaista iki jo virimo taško: temperatūra, kurioje skysčio garų slėgis yra lygus atmosferos slėgiui, kuris veikia skysčio paviršių.

Paprastai verdant šiluma tiekiama apatinėje talpyklos, kurioje yra skystis, dalyje. Ten pradeda formuotis burbuliukai, kurių tūris didėja, kylant skysčio paviršiaus link, nes slėgis jiems mažėja kylant.

Kai skystis verda, sakoma, kad jis pasiekė virimo temperatūrą. Šaltinis: „Pixabay“.

Kai šildomas skystis yra vanduo, burbuliukuose yra vandens garų; tai yra, juose jau yra dujinės būsenos vandens. Be to, burbuliukai pasiskirsto visame skysčio tūryje. Vandens virimo temperatūra yra apie 100ºC, esant 1 atm (760 mmHg) slėgiui.

Norint pakeisti būseną iš skystos fazės į dujinę, būtina tiekti energiją (garinimo entalpija). Kol verda, vandens temperatūra išlieka pastovi - 100 ºC, nes prarandama šiluminė energija, nes skysto vandens molekulės išeina kaip vandens garai.

Virimo tipai

Yra du pagrindiniai virimo tipai: branduolinis ir kritinis šilumos srautas.

Virinant branduolį, skirtingose ​​skysčio tūrio vietose susidaro mažo tūrio burbuliukai.

Burbulų susidarymas stebimas pakilus temperatūrai

Tuo tarpu kritiniame šilumos sraute virimas įvyksta tada, kai paviršius, kuriame tiekiama šiluma, kad būtų galima virti, įkaista daugiau kaip kritinę temperatūros vertę, sudarydamas garų sluoksnį ant paviršiaus.

Virimo taškas

Veiksniai, lemiantys virimo tašką

Atmosferos slėgis

Padidėjęs atmosferos slėgis padidėja virimo temperatūra, nes norint padidinti atmosferos slėgį, būtina padidinti vandens garų slėgį. Norint tai pasiekti, reikia padidinti vandens temperatūrą, todėl reikia daugiau kalorijų.

Atvirkščiai, mažėjant atmosferos slėgiui, pavyzdžiui, aukštam kalnui virš jūros lygio, virimo temperatūra mažėja, nes reikalingas mažesnis garų slėgis, lygus atmosferos slėgiui.

Tarpmolekulinės jėgos

Tirpale esančios molekulės turi kelių rūšių sąveiką, įskaitant: dispersijos arba Londono jėgas, dipolio-dipolio jėgas ir vandenilio ryšius. Kuo didesnis šių jėgų dydis, tuo aukštesnė virimo temperatūra.

Šilumos energija reikalinga nutraukti molekulių sąveiką, kad jos galėtų užtekti energijos virimui. Pavyzdžiui: metilo eterio (C ₂ H ₆ O) virimo temperatūra yra 25 ° C, o etilo eterio (C ₄ H ₁₀ O) virimo temperatūra yra 78,5 ° C.

Nepaisant panašių cheminių struktūrų, virimo temperatūrų skirtumas paaiškinamas tuo, kad etilo eterio molekulinė masė yra didesnė; Jie abu sudaro vandenilio ryšius, tačiau dispersinės jėgos C ₄ H ₁₀ O yra stipresnės nei C ₂ H ₆ O.

Virimo ir garinimo skirtumas

Virimas atsiranda skystyje šalia šilumos šaltinio, tada pasklinda po visą skysčio tūrį. Tai matyti šioje iliustracijoje:

Tuo tarpu garinimas yra skysčio paviršiaus reiškinys.

Garavimas įvyksta, kai skysčio molekulė oro ir skysčio sąsajoje turi pakankamai energijos, kad įveiktų jai tenkantį paviršiaus įtempimą; taigi jis išsiskiria iš skysčio sinuso ir pereina į dujinę fazę.

Garavimas gali vykti esant bet kokiai temperatūrai, tačiau jo atsiradimo galimybė padidėja esant temperatūrai. Šiame paveikslėlyje galite pamatyti vandenį, garuojantį nuo žemės paviršiaus:

Virimo pavyzdžiai

Sterilizavimas garais

Tai atliekama įrangoje, vadinamoje autoklavu, galinčiu sukelti aukštą slėgį, kurį veikia vandens garai ir kuris negali išeiti. Taip pat padidėja vandens virimo temperatūra, leidžianti jam pasiekti aukštesnę nei 100 ºC temperatūrą.

Autoklave sterilizuojamos audinių kultūros, chirurginės, laboratorijose naudojamos medžiagos, kultūrinės terpės ir kt. Sterilizacijai autoklave naudojamos tokios sąlygos: 15 svarų slėgis, 121 ° C temperatūra ir 15 minučių trukmė.

Maisto gaminimas

Maistas pašildomas dedant į vandenį. Virimo metu naudojama temperatūra, lygi vandens virimo temperatūrai (100 ºC). Maistas yra šildomas per tą laiką, kurį rodo patirtis, kad būtų sudarytos geriausios sąlygos nuryti.

Kinų maistas verdamas ir garinamas minimaliai, kad būtų išsaugota maisto spalva, tekstūra ir skonis. Kepimo rūšis, vadinama virimo metu, naudoja temperatūrą, žemesnę nei virimo temperatūra. Gaminant maistą taip pat naudojamas garas.

Slėginė viryklė

Viryklė naudojama virinant maistą. Jo veikimas pagrįstas jo sugebėjimu apriboti į atmosferą išmetamų vandens garų pabėgimą, dėl kurio padidėja vidinis slėgis.

Padidėjęs slėgis puodo skysčio paviršiuje reiškia, kad virimo temperatūra padidėja ir temperatūra viršija 100 ºC. Dėl to sumažėja virimo laikas, todėl sutaupoma degalų.

Šilumos išsklaidymas

Vanduo virinamas ant hidrofilinių paviršių, kad atvėsintų branduoliniai reaktoriai ir didelės galios elektroniniai įtaisai, tokiu būdu neleidžiant jiems perkaisti. Kad vanduo pasiektų virimo tašką ir užvirtų, vanduo turi imti šilumą iš aplinkos, todėl jo temperatūra sumažėja.

Tirpiųjų medžiagų molinės masės nustatymas

Vandens virimo temperatūros padidinimas yra bendra priemonė. todėl priklauso nuo ištirpintos tirpios medžiagos koncentracijos. Žinant tai, galima įvertinti tirpiosios medžiagos molinę masę. Tačiau yra tikslesnių metodų, tokių kaip masės spektrometrija, kuri vis dar yra naudingas metodas.

Cukraus pramonė

Rafinuojant cukranendrių cukrų kristalinio cukraus gamybai, cukranendrių sultys virinamos ir pasiekiama temperatūra priklauso nuo cukraus koncentracijos jame.

Cukranendrių sulčių virimo temperatūros padidėjimas yra cukraus koncentracijos tirpale matas. Tai yra svarbi informacija cukraus kristalizavimui pasiekti.

Nuorodos

1. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Rugsėjo 26 d.). Virimo apibrėžimas chemijoje. Atgauta iš: thinkco.com
3. Vikipedija. (2019 m.). Virimo taškas. Atkurta iš: en.wikipedia.org
4. Breslyn W. & Wyler C. (2019 m. Rugsėjo 29 d.). Virinama. Atkurta iš: chem.libretexts.org
5. Virinama. Atkurta iš: chem.purdue.edu
6. Enciklopedijos „Britannica“ redaktoriai. (2015 m. Gegužės 19 d.). Virinama. „Encyclopædia Britannica“. Atkurta iš: britannica.com
7. Prof. Sofía Gutiérrez de Gamboa. (2008). Sterilizacija dėl žmogaus šilumos. . Atgauta iš: ucv.ve
8. Purdue universitetas. (2018 m. Balandžio 30 d.). Vandenį atstumiantys paviršiai gali efektyviai virti vandenį, išlaikyti elektroniką vėsų. „ScienceDaily“. Atgauta iš: sciencedaily.com
9. Brennanas, Jonas. (2019 m.). Virimo taško aukščio naudojimo būdai. mokslas.com. Atgauta iš: sciencing.com