לחץ קיטור מרבי

דמיין בריכת מים קטנה. עם הזמן מולקולות המים שנמצאות על פני השטח יתחילו להתאדות וזה יימשך עד שכל הנוזל יעבור למצב אדים.

שקול עכשיו בקבוק מים אטום למחצה. גם לאחר שעות רבות אנו מבחינים כי נפח המים בתוך הבקבוק אינו משתנה. האם יתכן שבמערכות סגורות כמו אידוי זה לא מתרחש כמו במערכת פתוחה?

בעצם, כן זה קורהמשום שהתאדות היא כאשר בסופו של דבר מולקולות פני השטח מגיעות לאנרגיה קינטית מספקת כדי להישבר הקשרים הבין מולקולריים (קשרי מימן) ומתנתקים, בורחים מהנוזל והופכים לאדים. בתוך הבקבוק זה קורה למולקולות מים עיליים.

למרות זאת, יש זמן שבו אדי זה מגיע לרוויה, כלומר לנקודה מקסימלית שבה כבר אי אפשר להחזיק יותר מולקולות במצב האדים. לפיכך, כמה מולקולות מתחילות לעבור את התהליך ההפוך, שהוא נזילות, החוזר למסה הנוזלית.

בדרך זו, א איזון דינמילכן, אם מולקולה אחת עוברת למצב האדים, מיד מולקולה אחרת עוברת למצב הנוזל. מכיוון שתופעה זו מתרחשת ללא הפסקה וכיוון שאיננו יכולים לראות את מולקולות המים, נראה לנו שהמערכת עומדת בעיצומה. אך למעשה הנפח אינו משתנה מכיוון שכמות הנוזל שמתאדה היא אותה כמות אדים שמתעבה.

אדים בתוך מערכת סגורה, כמו בבקבוק מכוסה זה, מפעילים לחץ על פני הנוזל. לכן, כמה שיותר קיטור מפעיל הלחץ קיטור מרבי.

לחץ אדים מרבי זה משתנה מנוזל לנוזל וגם עם הטמפרטורה. לחץ האדים המרבי של מים, למשל, נמוך בהרבה מלחץ האדים המרבי של אתר באותה טמפרטורה. הסיבה לכך היא האינטראקציות הבין מולקולריות של האתר חלשות בהרבה מאלו שבין מולקולות מים. לכן קל יותר לשבור את האינטראקציות בין מולקולות האתר.

זה מראה לנו את זה ככל שלחץ האדים המרבי של נוזל גבוה יותר, כך הוא נדיף יותר. זו הסיבה שאם נכניס מים ואתר לשתי כוסות נפרדות, לאחר זמן מה נראה כי נפח האתר ירד הרבה יותר מזה של מים, מכיוון שהוא נדיף יותר.

עכשיו בואו נדבר על השפעת הטמפרטורה על לחץ האדים המרבי של נוזל. בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס, לחץ אדי המים המרבי שווה ל 17.535 מ"מ כספית; ב 50 מעלות צלזיוס זה משתנה ל 98.51 מ"מ כספית; ב 100 מעלות צלזיוס, זה 760 מ"מ כספית.

זה מראה לנו את זה לחץ האדים המרבי פרופורציונלי לשינוי הטמפרטורה וביחס הפוך לעוצמת האינטראקציות הבין מולקולריות.

גורם מעניין נוסף הוא כי, ב 100 מעלות צלזיוס, לחץ אדי המים המקסימלי שווה ללחץ אטמוספרי, כלומר 760 מ"מ כספית או אטמ 1 (בגובה פני הים). זו הסיבה שמים רותחים בטמפרטורה זו, מכיוון שהאדים מצליחים להתגבר על הלחץ שמופעל על פני הנוזל על ידי גזים באוויר האטמוספרי.

נקודה חשובה נוספת היא שאם נוסיף נוזל מומס שאינו נדיף, לחץ האדים המרבי שלו יקטן עקב אינטראקציות בין חלקיקי המומס למולקולות המים. זה בעלות משותפת שִׂיחָה טונוסקופיה או טונומטריה. ראה עוד על כך במאמרים הקשורים להלן.

מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pressao-maxima-vapor.htm