Калькулятор температуры кипения

Оцените изменение температуры кипения жидкости с давлением по уравнению Клаузиуса — Клапейрона.

Расчёт температуры кипения при новом давлении
Введите известную температуру кипения, соответствующее давление, целевое давление и энтальпию испарения жидкости.

О температуре кипения и давлении

Жидкость кипит, когда давление её пара становится равным окружающему давлению. Привычная температура кипения из справочных таблиц обычно является нормальной температурой кипения, измеренной при одной атмосфере. Она не остаётся постоянной при любых условиях. При снижении внешнего давления молекулы могут переходить в пар при более низкой температуре, а при повышении давления требуется более высокая температура. Поэтому высоко в горах вода кипит ниже 100 °C, а скороварка работает выше 100 °C. Этот калькулятор оценивает зависимость температуры кипения от давления по интегральной форме уравнения Клаузиуса — Клапейрона. Известные температура кипения и давление используются как опорные значения вместе с целевым давлением и молярной энтальпией испарения. Внутри расчёта все температуры переводятся в кельвины, а энтальпия, введённая в килоджоулях на моль, — в джоули на моль для согласования с универсальной газовой постоянной. Единицы давления сокращаются в отношении, но оба значения нужно вводить в одной указанной единице. Метод предполагает, что пар ведёт себя примерно как идеальный газ, молярный объём жидкости мал по сравнению с объёмом пара, а энтальпия испарения постоянна в рассматриваемом интервале температур. Эти допущения полезны при умеренных изменениях давления и температуры. Точность снижается вблизи критической точки, при переходе через фазовое превращение или при большом отличии целевого давления от опорного. Для инженерного проектирования, расчётов безопасности и сильно неидеальных смесей используйте измеренные данные о давлении пара или подходящее уравнение состояния. Выбирайте надёжные исходные данные для нужного вещества и диапазона температур. Энтальпия испарения зависит от температуры и стремится к нулю вблизи критической точки, поэтому наилучшую оценку даёт значение, измеренное рядом с опорной температурой кипения. Состав смесей меняется по мере кипения, и расчёт для одного чистого компонента может не описывать точки начала кипения и росы. Несмотря на эти ограничения, калькулятор даёт понятную и быструю оценку для планирования лабораторных работ, сравнения высот, вакуумного испарения, изучения дистилляции и задач по химии.

Примеры расчёта температуры кипения

Исходные данныеРасчётный результатПояснение
Вода: 100 °C при 101.325 kPa; целевое давление 80 kPa; 40.65 kJ/molОколо 93.4 °CСнижение давления понижает температуру кипения воды.
Этанол: 78.37 °C при 101.325 kPa; целевое давление 90 kPa; 38.56 kJ/molОколо 74.9 °CУмеренное снижение давления немного понижает температуру кипения.
Вода: 100 °C при 101.325 kPa; целевое давление 150 kPa; 40.65 kJ/molОколо 111.3 °CПовышение давления увеличивает расчётную температуру кипения.

Как рассчитать температуру кипения

  1. Введите известную температуру кипения жидкости.
  2. Введите давление, соответствующее этой температуре кипения.
  3. Введите целевое давление и энтальпию испарения жидкости.
  4. Нажмите «Рассчитать температуру кипения», чтобы увидеть оценку с учётом давления.

Вопросы о калькуляторе температуры кипения

Почему температура кипения зависит от давления?

Кипение начинается, когда давление пара жидкости совпадает с внешним давлением. При меньшем внешнем давлении это условие достигается при более низкой температуре, а при большем требуется сильнее нагреть жидкость.

Можно ли использовать другие единицы давления?

В уравнении используется отношение давлений, поэтому подойдут любые единицы, если они одинаковы для обоих значений. В калькуляторе оба поля обозначены как kPa, чтобы избежать случайного смешения единиц.

Где найти энтальпию испарения?

Молярную энтальпию испарения публикуют химические справочники, паспорта безопасности и надёжные термодинамические базы данных. По возможности используйте значение, измеренное вблизи опорной температуры.

Подходит ли расчёт для смесей?

Он предназначен для одного вещества с одним характерным значением энтальпии. Точки начала кипения и росы смесей могут зависеть от состава, поэтому для них лучше использовать строгие модели смесей.

Насколько точна оценка по Клаузиусу — Клапейрону?

Она обычно полезна в умеренных диапазонах, где энтальпия мало меняется, а поведение пара близко к идеальному. На широких диапазонах и вблизи критической точки вещества точность снижается.