Dans cet article, nous réfléchirons à la relation entre le point d'ébullition et la température en prenant en compte différentes conditions.
Tout comme un point de fusion, le point d'ébullition du liquide est une température acquise par le liquide en raison de l'application de l'énergie thermique fournie au liquide pour faire passer sa phase de l'état liquide à l'état gazeux.
Relation entre le point d'ébullition et la température
La relation entre le point d'ébullition et la température du liquide est donnée par l'équation de Clausius – Clapeyron:-
Où T2 est une température à laquelle le liquide commence à bouillir
T1 est le point d'ébullition du liquide
R est une constante des gaz parfaits égale à 8.314 J/mol K
P est un pression de vapeur d'un liquide
P0 est une pression correspondant à T2
AHvap est une chaleur de vaporisation d'un liquide
L'équation de Clausius – Clapeyron représente la relation entre les conditions de température et de pression le long de la ligne d'équilibre des phases.
Nous pouvons écrire l'équation du point d'ébullition à partir de l'équation ci-dessus comme
T1=1/T2-R ln P/P0 ΔHvap -1
Selon laquelle, le point d'ébullition d'un liquide dépend directement de la température d'un liquide.
La chaleur de vaporisation est la quantité d'énergie thermique nécessaire à fournir à une unité de volume de liquide pour la convertir en vapeur en maintenant la température constante.
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Exemple : Calculer le point d'ébullition d'un mélange de sel et d'eau maintenu à la pression atmosphérique. La température d'ébullition du mélange est de 110 degrés Celsius et la pression de vapeur est de 4.24 atm. La chaleur de vaporisation est de 3420 J/g.
Donné: T = 1100 C
R = 8.314 J/mol·K
P = 4.24 atmosphères
P0 =1 atmosphère
AHvap=3420J/g
La point d'ébullition du liquide est donnée par la relation
TB=1/T – R ln P/P0 AHvap-1
Où TB est un point d'ébullition de la solution.
En insérant toutes les valeurs dans l'équation ci-dessus, nous avons,
TB=1/110 – 8.314 ln 4.24/1 3420 -1
=1/110-8.314*1.445 * 3420-1
=9.09-3.51 * 10-3-1
=(5.58 * 10-3 )-1
= 103 * 5.58
=179.21 °C
C'est l'ébullition du mélange de sel et d'eau.
La le point d'ébullition dépend de la température et de la pression et la chaleur de vaporisation du liquide. À des altitudes plus élevées, le temps nécessaire pour faire bouillir l'eau est inférieur au temps habituel nécessaire pour faire bouillir l'eau, car la pression dans la zone de haute montagne est plus élevée et donc l'eau bout à basse température.
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Point d'ébullition et température critique
Lorsque l'énergie thermique fournie au liquide augmente, la température du liquide augmente. Cette énergie thermique est nécessaire à la rupture des liaisons covalentes entre les atomes qui sont essentielles pour convertir la phase liquide en phase gazeuse.
A un certain point, la température acquise par le liquide est suffisante pour changer sa phase est appelée la température critique. Pendant ce temps, la température du liquide n'augmente plus et l'énergie thermique est libérée avec la vapeur générée lors de l'ébullition du liquide.
Pour tous les liquides, le point d'ébullition et la température critique varient. Cela est dû au fait que la constitution de l'élément et donc l'énergie requise pour la formation de liaisons entre les atomes varient, d'où la quantité d'énergie de variance nécessaire pour rompre les liaisons entre les différents composants chimiques.
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Un exemple simple que je peux donner est de faire bouillir le lait en y ajoutant un peu d'eau. Lorsque la température atteint 1000 C, l'eau présente dans le récipient à lait commencera à s'évaporer en laissant le lait, et plus tard après un certain temps, le lait commencera à bouillir.
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Point d'ébullition et température de saturation
La température de saturation est une température finale au-dessus de laquelle la température du liquide ne peut pas monter. C'est en fait le point d'ébullition du liquide, une température à laquelle le changement de phase du liquide se produit.
Après avoir atteint la température de saturation, la température du liquide n'augmente plus. En effet, l'énergie thermique externe fournie au liquide est dégagée lors du processus de changement de phase. Cette énergie est captée par les vapeurs formées et évaporées vers le haut.
Vous savez que l'eau commence à bouillir à 100 degrés Celsius et peut encore augmenter la température jusqu'à 100.52 degrés Celsius. Cette élévation du point d'ébullition de l'eau est une température de saturation jusqu'à laquelle l'eau peut bouillir. De même, la température initiale à laquelle l'essence bout est de 35 degrés Celsius ou 950 F et la température d'ébullition finale est de 2000C ou 3950F.
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Au-delà de la température de saturation, vous ne verrez pas d'augmentation supplémentaire de la température d'ébullition du liquide, car l'énergie thermique sera fournie aux molécules du liquide qui prendront cette énergie supplémentaire et l'utiliseront pour s'échapper du liquide sous la forme de vapeurs.
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Point d'ébullition et température de distillation
Le processus de conversion du liquide sous forme de vapeur, puis de retour des vapeurs à l'état liquide lors de la condensation est appelé distillation. La température constante à laquelle le liquide se transforme en vapeur et redevient liquide s'appelle la température de distillation.
Il s'agit d'une méthode utilisée pour séparer le liquide du mélange ou pour éliminer les impuretés du liquide. Comme l'énergie calorifique acquise par le liquide est suffisante, la température du liquide atteint le point d'ébullition. Désormais, la vapeur est générée sous forme de vapeurs qui s'évaporent verticalement vers le haut. Cette vapeur évaporée est recueillie dans le récipient maintenu à une certaine pression telle que ces vapeurs se condensent pour passer à l'état liquide.
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Vous avez dû le remarquer, la vapeur s'accumule sur le couvercle de la casserole lors de la cuisson d'un curry. L'eau ajoutée au curry est restituée sous forme de vapeur une fois la température atteint le point d'ébullition de l'eau. La vapeur recueillie sur le couvercle retourne ensuite dans le récipient principal en condensant à nouveau la vapeur dans l'eau. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la température du curry soit suffisamment élevée pour fournir l'énergie thermique aux molécules d'eau pour qu'elles s'échappent du curry.
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Foire aux Questions
Quel est le changement du point d'ébullition de 150 ml d'eau en y ajoutant 25 grammes de sel à une température de 440C?
Supposons que la densité de l'eau à la température 440C est de 0.8 g/ml.
La constante d'élévation du point d'ébullition de l'eau est
kb= 0.570C
La masse atomique du sodium est de 22.99
La masse atomique du chlore est de 35.45
La masse atomique du NaCl est donc 22.99 + 35.45 = 58.44
Par conséquent, les moles de sel ajoutées à l'eau bouillante sont
Moles de NaCl= 25g*1mole/58.44g
Moles de NaCl = 0.4278 mole
Le poids de l'eau à la température T=440C est
Densité ϱ =M/V
Donc, M= ϱV
M=0.8\fois 150=0.12kg
La molalité du soluté dans le solvant est
m=moles de soluté/masse de solvant
m=0.4278/0.12=3.565 mol/kg
La variation de la température du point d'ébullition lors de l'ajout du sel à l'eau est donnée par
∆T=ikbm
Où i est un facteur de Van't Hoff défini comme la quantité de dissociation du soluté dans le solvant. Ici, le soluté est un chlorure de sodium et l'eau est un solvant. Par conséquent, deux ions de NaCl se dissocieront dans l'eau et se dissoudront complètement dans l'eau. Par conséquent, le facteur de Van't Hoff est ici de 2.
ΔT=2*0.51*3.565=3.630C
Par conséquent, le point d'ébullition de l'eau sera porté à 3.650C.
Le point d'ébullition du mélange sera de 104.150C.
La présence d'impuretés dans un liquide augmente-t-elle son point d'ébullition ?
C'est définitivement la vérité; les impuretés présentes dans le liquide augmentent la température d'ébullition.
L'énergie calorifique fournie au liquide est absorbée par les impuretés présentes dans le liquide augmentant ainsi la température nécessaire à l'ébullition du liquide.
Si vous ajoutez une solution 'X' ayant une température de 280 C à la solution bouillante 'X' atteinte à une température de 650 C, alors le point d'ébullition de la solution sera-t-il différent ?
Le point d'ébullition de chaque solution est toujours le même et ne peut varier que si la pression du liquide est différente.
Lors de l'ajout de la solution ayant une faible chaleur par rapport à la solution bouillante, l'énergie thermique sera fournie à la solution ajoutée dans le récipient. Une plus grande quantité d'énergie thermique sera nécessaire pour atteindre un point d'ébullition, mais la température du point d'ébullition restera la même.
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Bonjour, je m'appelle Akshita Mapari. J'ai fait une maîtrise en sciences. en physique. J'ai travaillé sur des projets comme la modélisation numérique des vents et des vagues lors d'un cyclone, la physique des jouets et des machines à sensations mécanisées dans un parc d'attractions basé sur la mécanique classique. J'ai suivi une formation sur Arduino et réalisé quelques mini projets sur Arduino UNO. J'aime toujours explorer de nouvelles zones dans le domaine scientifique. Personnellement, je crois qu'apprendre est plus enthousiaste lorsqu'il est appris avec créativité. En dehors de cela, j'aime lire, voyager, gratter de la guitare, identifier les rochers et les strates, photographier et jouer aux échecs.
