क्वथनांक और तापमान: महत्वपूर्ण, संतृप्ति, आसवन तापमान संबंध

इस लेख में, हम क्वथनांक और तापमान के बीच के संबंध पर विचार करेंगे और विभिन्न स्थितियों की जानकारी लेंगे।

गलनांक की तरह ही, द्रव का क्वथनांक वह तापमान होता है, जो द्रव को दी गई ऊष्मा ऊर्जा के प्रयोग के कारण द्रव द्वारा प्राप्त किया जाता है, ताकि उसके चरण को तरल से गैसीय अवस्था में बदल दिया जा सके।

क्वथनांक और तापमान संबंध

क्वथनांक और तरल के तापमान के बीच संबंध क्लॉसियस - क्लैपेरॉन समीकरण द्वारा दिया गया है:-

जहां टी₂ एक तापमान है जिस पर तरल उबलने लगता है

T₁ द्रव का क्वथनांक है

R एक आदर्श गैस स्थिरांक है जो 8.314 J/mol K . के बराबर है

पी एक है द्रव का वाष्प दाब

P₀ T . के अनुरूप दाब है₂

एच_VAP किसी तरल पदार्थ के वाष्पीकरण की ऊष्मा है

क्लॉसियस - क्लैपेरॉन समीकरण चरण संतुलन की रेखा के साथ तापमान और दबाव की स्थिति के बीच संबंध का प्रतिनिधित्व करता है।

हम उपरोक्त समीकरण से क्वथनांक के लिए समीकरण लिख सकते हैं:

T₁= 1/टी₂-आर एलएन पी/पी0 एच_VAP ^-1

जिसके अनुसार किसी द्रव का क्वथनांक सीधे द्रव के तापमान पर निर्भर करता है।

वाष्पीकरण की ऊष्मा ऊष्मा ऊर्जा की वह मात्रा है जो तापमान को स्थिर रखते हुए इसे वाष्प में बदलने के लिए तरल की एक इकाई मात्रा में आपूर्ति की जाती है।

पर और अधिक पढ़ें तापीय ऊर्जा के लिए दीप्तिमान ऊर्जा का 15+ उदाहरण: विस्तृत व्याख्या.

उदाहरण: वायुमंडलीय दबाव में रखे पानी के साथ नमक के मिश्रण के क्वथनांक की गणना करें। मिश्रण का क्वथनांक 110 डिग्री सेल्सियस है और वाष्प का दबाव 4.24 एटीएम है। वाष्पीकरण की ऊष्मा 3420 J/g है।

दिया हुआ: टी = 110⁰ C

आर = 8.314 जे/मोल के

पी = 4.24 एटीएम

P₀ =1 एटीएम

एच_VAP=3420 जम्मू/जी

RSI क्वथनांक तरल का संबंध द्वारा दिया जाता है

T_B= 1/टी - आर एलएन पी/पी₀ एच_VAP^-1

जहां टी_B समाधान का क्वथनांक है।

उपरोक्त समीकरण में सभी मानों को सम्मिलित करते हुए, हमारे पास है,

T_B=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 सी

यह नमक और पानी के मिश्रण का उबाल है।

RSI क्वथनांक तापमान और दबाव पर निर्भर करता है और तरल के वाष्पीकरण की गर्मी। अधिक ऊंचाई पर, पानी को उबालने में लगने वाला समय, पानी को उबालने में लगने वाले सामान्य समय से कम होता है, इसका कारण यह है कि ऊंचे पर्वतीय क्षेत्र में दबाव अधिक होता है और इसलिए पानी कम तापमान पर उबलता है।

पर और अधिक पढ़ें स्पष्टीकरण के साथ दैनिक जीवन में वाष्पीकरण के महत्वपूर्ण 20+ उदाहरण, अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न.

क्वथनांक और महत्वपूर्ण तापमान

जैसे ही तरल को आपूर्ति की जाने वाली ऊष्मा ऊर्जा बढ़ती है, तरल का तापमान अधिक हो जाता है। परमाणुओं के बीच सहसंयोजक बंधों को तोड़ने के लिए इस ऊष्मा ऊर्जा की आवश्यकता होती है जो तरल के चरण को गैसीय में बदलने के लिए आवश्यक हैं।

एक निश्चित बिंदु पर, तरल द्वारा अर्जित तापमान अपने चरण को बदलने के लिए पर्याप्त होता है, इसे महत्वपूर्ण तापमान कहा जाता है। इस समय के दौरान, तरल का तापमान और नहीं बढ़ता है और तरल को उबालने पर उत्पन्न भाप के साथ-साथ ऊष्मा ऊर्जा भी निकलती है।

सभी तरल पदार्थों के लिए क्वथनांक और क्रांतिक तापमान भिन्न होता है। यह इस तथ्य के कारण है कि तत्व निर्वाचन क्षेत्र और इस प्रकार परमाणुओं के बीच बंधनों के निर्माण के लिए आवश्यक ऊर्जा भिन्न होती है, इसलिए विभिन्न रासायनिक घटकों के बीच के बंधनों को तोड़ने के लिए ऊर्जा की विचरण मात्रा की आवश्यकता होती है।

एक सरल उदाहरण जो मैं दे सकता हूं वह है दूध में थोड़ा सा पानी मिलाकर उबालना। जब तापमान 100 . तक पहुँच जाता है⁰ C, दूध के कंटेनर में मौजूद पानी दूध को छोड़कर वाष्पित होने लगेगा और बाद में कुछ समय बाद दूध उबलने लगेगा।

पर और अधिक पढ़ें 25+ द्रव घर्षण उदाहरण: अंतर्दृष्टि और महत्वपूर्ण अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न.

क्वथनांक और संतृप्ति तापमान

संतृप्ति तापमान एक अंतिम तापमान है जिसके ऊपर तरल का तापमान नहीं बढ़ सकता है। यह वास्तव में तरल का क्वथनांक है, एक तापमान जिस पर तरल का चरण परिवर्तन होता है।

संतृप्ति तापमान तक पहुंचने के बाद, तरल का तापमान आगे नहीं बढ़ता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि चरण बदलने की प्रक्रिया में तरल को आपूर्ति की जाने वाली बाहरी ऊष्मा ऊर्जा को बंद कर दिया जाता है। इस ऊर्जा को ऊपर की ओर बनने और वाष्पित होने वाले वाष्पों द्वारा ग्रहण किया जाता है।

आप जानते हैं कि पानी 100 डिग्री सेल्सियस पर उबलने लगता है, और तापमान को 100.52 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा सकता है। पानी के क्वथनांक में यह वृद्धि एक संतृप्ति तापमान है जिस तक पानी उबल सकता है। इसी तरह, प्रारंभिक तापमान जिस पर गैसोलीन उबलता है वह 35 डिग्री सेल्सियस या 95 . होता है⁰ एफ और अंतिम उबलते तापमान 200 . है⁰C या 395⁰F.

संतृप्ति तापमान से परे, आप तरल के उबलते तापमान में और वृद्धि नहीं देखेंगे, क्योंकि गर्मी ऊर्जा तरल के अणुओं को आपूर्ति की जाएगी जो इस अतिरिक्त ऊर्जा को लेगी और रूप में तरल से बचने के लिए उपयोग करेगी वाष्प की।

पर और अधिक पढ़ें विकिरण गर्मी हस्तांतरण उदाहरण: महत्वपूर्ण तथ्य.

क्वथनांक और आसवन तापमान

द्रव को वाष्प रूप में परिवर्तित करने और फिर वाष्प को संघनन पर द्रव अवस्था में वापस लाने की प्रक्रिया आसवन कहलाती है। वह स्थिर तापमान जिस पर द्रव वाष्प में और वापस द्रव में बदल जाता है, आसवन तापमान कहलाता है।

यह मिश्रण से तरल को अलग करने या तरल से अशुद्धियों को दूर करने की एक विधि है। चूँकि द्रव द्वारा प्राप्त ऊष्मा ऊर्जा पर्याप्त होती है, द्रव का तापमान क्वथनांक तक पहुँच जाता है। इसके बाद, भाप वाष्प के रूप में उत्पन्न होती है जो लंबवत रूप से ऊपर की ओर वाष्पित हो जाती है। इस वाष्पित भाप को एक निश्चित दबाव में रखे कंटेनर में इस तरह एकत्र किया जाता है कि ये वाष्प संघनित होकर तरल अवस्था में बदल जाते हैं।

आपने देखा होगा, कढ़ी पकाते समय तवे के ढक्कन पर भाप इकट्ठा हो जाती है। करी में डाला गया पानी एक बार भाप के रूप में निकल जाता है तापमान क्वथनांक तक पहुँच जाता है पानी डा। ढक्कन पर एकत्रित भाप फिर से पानी में भाप को संघनित करके मुख्य कंटेनर में वापस आ जाती है। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि करी से बचने के लिए पानी के अणुओं को ऊष्मा ऊर्जा की आपूर्ति करने के लिए करी का तापमान पर्याप्त नहीं हो जाता।

पर और अधिक पढ़ें विकिरण द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण कैसे होता है: विस्तृत व्याख्या.

आम सवाल-जवाब

150 . के तापमान पर इसमें 25 ग्राम नमक मिलाने पर 44 मिली पानी के क्वथनांक में क्या परिवर्तन होता है?⁰C?

मान लीजिए 44 . तापमान पर पानी का घनत्व⁰सी 0.8 ग्राम/मिली है।

पानी के लिए क्वथनांक उन्नयन स्थिरांक है

k_b= 0.57⁰C

सोडियम का परमाणु द्रव्यमान 22.99 . है

क्लोरीन का परमाणु द्रव्यमान 35.45 . है

इसलिए NaCl का परमाणु द्रव्यमान 22.99+35.45 = 58.44 . है

अत: उबलते पानी में मिलाए गए नमक के मोल हैं

NaCl के मोल = 25g*1mol/58.44g

NaCl के मोल = 0.4278 मोल

तापमान पर पानी का वजन T=44⁰सी है

घनत्व ϱ = एम / वी

इसलिए, एम = ϱV

एम=0.8\गुना 150=0.12किग्रा

विलायक में विलेय की मोललता है

m = विलेय के मोल/विलायक का द्रव्यमान

एम = 0.4278 / 0.12 = 3.565 मोल / किग्रा

पानी में नमक मिलाने पर क्वथनांक तापमान में परिवर्तन द्वारा दिया जाता है

टी = ik_bm

जहां मैं एक वैंट हॉफ कारक है जिसे विलायक में विलेय के पृथक्करण की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है। यहाँ, विलेय एक सोडियम क्लोराइड है और पानी एक विलायक है। अत: NaCl से दो आयन जल में वियोजित हो जाएंगे और जल में पूर्णतः घुल जाएंगे। इसलिए, यहां वैंट हॉफ फैक्टर 2 है।

Δ टी=2*0.51*3.565=3.63⁰C

इसलिए, पानी का क्वथनांक 3.65 . तक बढ़ा दिया जाएगा⁰C.

मिश्रण का क्वथनांक 104.15 . होगा⁰C.

क्या किसी द्रव में अशुद्धियों की उपस्थिति से उसका क्वथनांक बढ़ जाता है?

यह निश्चित रूप से सच है; द्रव में उपस्थित अशुद्धियाँ क्वथनांक को बढ़ा देती हैं।

तरल को आपूर्ति की जाने वाली ऊष्मा ऊर्जा तरल में मौजूद अशुद्धियों द्वारा ली जाती है जिससे तरल को उबालने के लिए आवश्यक तापमान बढ़ जाता है।

यदि आप एक विलयन 'X' मिलाते हैं जिसका तापमान 28 . है⁰ C उबलते हुए घोल 'X' तक 65 . के तापमान पर पहुँच गया⁰ C, तो क्या विलयन का क्वथनांक भिन्न होगा?

प्रत्येक विलयन का क्वथनांक हमेशा समान होता है और यह तभी भिन्न हो सकता है जब द्रव का दाब भिन्न हो।

उबलते घोल की तुलना में कम गर्मी वाले घोल को जोड़ने पर, कंटेनर में जोड़े गए घोल में ऊष्मा ऊर्जा की आपूर्ति की जाएगी। क्वथनांक तक पहुंचने के लिए अधिक मात्रा में ऊष्मा ऊर्जा की आवश्यकता होगी, लेकिन क्वथनांक तापमान समान रहेगा।

यह भी पढ़ें:

• गलनांक और तापमान
• क्या तापमान के साथ ओसांक बढ़ता है?
• विभिन्न तापमानों पर घनत्व की गणना कैसे करें
• क्या तापमान एक व्यापक गुण है?
• प्रसार और तापमान
• क्या तापमान एक भौतिक गुण है