Concetto di embulsione, tipi ed esempi

IL bollente È il cambiamento di stato o fase di un liquido allo stato gassoso. Si verifica quando un liquido viene riscaldato fino a quando non raggiunge il punto di ebollizione: la temperatura alla quale la pressione del vapore del liquido è uguale alla pressione atmosferica che viene esercitata sulla superficie dello stesso.

In generale, in ebollizione il calore viene fornito nella parte inferiore del contenitore contenente il liquido. Inizia la formazione delle bolle che stanno aumentando di volume in quanto equivalgono alla superficie del liquido, perché la pressione su di esse sta diminuendo quando si alza.

Quando si dice che un liquido bollente abbia raggiunto il suo punto di ebollizione. Fonte: Pixabay.

Quando il liquido che viene riscaldato è acqua, le bolle contengono vapore acqueo; Cioè, contengono già l'acqua in uno stato gassoso. Inoltre, le bolle sono distribuite durante il volume del liquido. La temperatura bollente dell'acqua è di circa 100 ºC, ad una pressione di 1 atm (760 mmHg).

Per produrre il cambiamento di stato della fase liquida rispetto alla soda, è necessario fornire energia (entalpia di vaporizzazione). Mentre viene prodotta l'ebollizione, la temperatura dell'acqua rimane costante a 100 ºC, poiché si perdono le molecole di acqua liquida come il vapore acqueo.

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Tipi di ebollizione

Esistono due tipi principali di ebollizione: flusso di calore nucleato e critico.

Nell'ebollizione nucleata, le bolle di piccoli volumi si formano in diversi siti del volume del liquido.

La formazione di bolle si osserva dopo l'innalzamento della temperatura

Nel frattempo, nell'ebollizione del flusso di calore critico si verifica quando la superficie in cui viene fornito il calore per originare l'ebollizione, viene riscaldata al di sopra di un valore di temperatura critico, formando uno strato di vapore sulla superficie.

Punto di ebollizione

Fattori che determinano il punto di ebollizione

Pressione atmosferica

Un aumento della pressione atmosferica provoca un aumento del punto di ebollizione, poiché è necessario aumentare la pressione del vapore acqueo per abbinare la pressione atmosferica. Per raggiungere questo obiettivo, la temperatura dell'acqua deve essere aumentata, rendendo necessaria una spesa calorica più elevata.

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Al contrario, diminuendo la pressione atmosferica, come si verifica in una montagna di grande altitudine sul livello del mare, il punto di ebollizione diminuisce, poiché è necessaria una pressione del vapore più piccola uguale alla pressione atmosferica.

Forze intermolecolari

Le molecole in soluzione hanno diversi tipi di interazioni, tra cui: la dispersione o le forze di Londra, le forze dipolo-dipolo e i ponti idrogeno. Maggiore è la grandezza di queste forze, maggiore è il punto di ebollizione.

L'energia calorica è necessaria per rompere l'interazione tra le molecole, in modo che possano avere abbastanza energia per l'ebollizione. Ad esempio: l'etere metilico (C₂H₆O) ha un punto di ebollizione di 25 ºC, mentre l'etere etilico (c₄H₁₀O) ha un punto di ebollizione di 78,5 ºC.

La differenza tra i punti di ebollizione, nonostante abbia strutture chimiche simili, è spiegata perché l'etere etilico ha una maggiore massa molecolare; entrambi formano ponti idrogeno, ma le forze dispersive in C₄H₁₀O sono più forti che in C₂H₆O.

Differenza tra ebollizione ed evaporazione

L'ebollizione ha origine nel fluido vicino della fonte di calore, quindi si estende per tutto il volume del liquido. È osservato in questa illustrazione:

Nel frattempo, l'evaporazione è un fenomeno della superficie liquida.

L'evaporazione si verifica quando una molecola liquida dell'interfaccia aria-liquido ha abbastanza energia per superare la tensione superficiale esercitata su di essa; Quindi la sua fuga dal seno liquido viene prodotta e passa alla fase gassosa.

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L'evaporazione può verificarsi a qualsiasi temperatura, ma la possibilità del suo verificarsi aumenta con la temperatura. La seguente immagine mostra l'acqua che evapora da terra:

Esempi di ebollizione

Sterilizzazione a vapore d'acqua

Viene fatto in una squadra chiamata Autoclave, che ha la capacità di generare alte pressioni esercitate dal vapore acqueo incapace di sfuggire. Produce anche un aumento del punto di ebollizione dell'acqua, che consente di raggiungere temperature superiori a 100 ºC.

Nei materiali autoclave sono sterilizzati per la coltivazione di tessuti, materiali chirurgici, usano materiali nei laboratori, mezzi di coltura, ecc. Le condizioni utilizzate per la sterilizzazione dell'autoclave sono: 15 libbre di pressione, temperatura di 121 ºC e una durata di 15 minuti.

Cucina di cibo

Il cibo si riscalda mettendoli all'interno dell'acqua. Durante le sue temperature di cottura vengono utilizzate che corrispondono al punto di ebollizione dell'acqua (100 ºC). Il cibo viene riscaldato, durante il tempo indica l'esperienza, per ottenere condizioni ottimali per l'ingestione.

Il cibo cinese usa un'ebollizione minima e un vapore per preservare il colore, la consistenza e il gusto del cibo. Il tipo di cucina noto come sobbollire utilizza temperature al di sotto del punto di ebollizione. La cottura alimentare viene utilizzata anche usando il vapore acqueo.

Pentola a pressione

La pentola a pressione viene utilizzata nella cottura degli alimenti. La sua operazione si basa sulla sua capacità di limitare lo scarico del vapore acqueo prodotto nell'atmosfera, che genera un aumento della pressione interna.

L'aumento della pressione esercitata sulla superficie del liquido nella pentola, si traduce in un aumento del punto di ebollizione e l'intervallo di temperature superiori a 100 ° C. Ciò riduce il tempo di cottura e, quindi, risparmia l'uso dei carburanti.

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Dissipazione di calore

L'acqua viene bollita su superfici idrofile per raffreddare i reattori nucleari e dispositivi elettronici ad alta potenza, evitando così il surriscaldamento. Per raggiungere il punto di ebollizione e di ebollizione, l'acqua deve prendere calore dal suo ambiente e questo produce una diminuzione della temperatura di questo.

Determinazione della massa molare del soluto

L'aumento del punto di ebollizione dell'acqua è una proprietà coligativa; E quindi, dipendente dalla concentrazione del soluto disciolto. Sapendolo, puoi stimare la massa molare del soluto. Tuttavia, ci sono metodi più precisi, come: spettrometria di massa, che rimane un metodo utile.

Industria dello zucchero

Nella raffinazione dello zucchero di canna per la produzione di zucchero cristallino, il succo di canna viene bollito e la temperatura che raggiunge dipende dalla concentrazione di zucchero in esso.

L'elevazione del punto di ebollizione del succo di canna è una misura della concentrazione di zucchero nella soluzione. Questa è un'informazione importante per ottenere la cristallizzazione dello zucchero.

Riferimenti

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