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"냄비가 끓지 않는 것을 지켜 보았습니다"는 요리 할 때 최고의 트루 미즘처럼 보일 수 있지만 올바른 상황에서는 냄비가 예상보다 빨리 끓습니다. 야영을하든 화학을하든 비점을 예측하는 것은 어려울 수 있습니다.
TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
압력을 기준으로 비등점을 결정하는 것은 방정식, 추정, 노모 그래프, 온라인 계산기, 표 및 그래프를 사용하여 달성 할 수 있습니다.
비등점 이해
비등은 액체의 증기압이 액체 위의 대기의 기압과 같을 때 발생합니다. 예를 들어 해수면에서 물은 212 ° F (100 ° C)에서 끓습니다. 고도가 증가함에 따라 액체 위의 대기 량이 감소하여 액체의 비등 온도가 감소합니다. 일반적으로 대기압이 낮을수록 액체의 비등 온도가 낮아집니다. 대기압 외에, 액체 분자 사이의 분자 구조 및 인력은 비점에 영향을 미칩니다. 분자간 결합이 약한 액체는 일반적으로 분자간 결합이 강한 액체보다 저온에서 끓습니다.
끓는점 계산
압력을 기준으로 끓는점을 계산하는 것은 몇 가지 다른 공식을 사용하여 수행 할 수 있습니다. 이 공식은 복잡성과 정확성이 다릅니다. 일반적으로 이러한 계산의 단위는 미터법 또는 SI (System International) 시스템에 있으며 온도는 섭씨 온도 (영형씨). 화씨로 변환하려면 (영형F) 변환 T (° F) = T (° C) × 9 ÷ 5 + 32를 사용하십시오. 여기서 T는 온도를 의미합니다. 대기압의 경우 압력 단위가 취소되므로 mmHg, bar, psi 또는 다른 단위에 관계없이 사용되는 단위는 모든 압력 측정이 동일한 단위인지 확인하는 것보다 덜 중요합니다.
물의 비점을 계산하기위한 하나의 공식은 해수면에서 알려진 비등점, 100 ℃, 해수면에서의 대기압 및 비등이 발생하는 시간 및 고도에서의 대기압을 사용한다.
공식 BPcorr = BPobs – (Pobs – 760mmHg) x 0.045 영형C / mmHg는 물의 알려지지 않은 비등점을 찾는 데 사용될 수 있습니다.
이 공식에서 BPcorr은 해수면의 비점을 의미하고 BPobs는 온도를 알 수 없으며 Pobs는 해당 위치의 대기압을 의미합니다. 760mmHg 값은 해발 밀리미터의 표준 대기압 및 0.045입니다영형C / mmHg는 각 밀리미터 수은 압력 변화에 따른 수온의 대략적인 변화입니다.
대기압이 600 mmHg와 같고 해당 압력에서 비점을 알 수없는 경우 방정식은 100 ° C = BPobs- (600mmHg-760mmHg) x0.045 ° C / mmHg가됩니다.
방정식을 계산하면 100 ° C = BPobs-(-160mmHg) x0.045 ° C / mmHg가됩니다. 단순화 된, 100 ℃ = Bbps + 7.2. mmHg 단위는 서로 상쇄되며 단위는 섭씨 온도입니다. 600mmHg에서 끓는점에 대한 해는 BPobs = 100 ° C-7.2 ° C = 92.8 ° C입니다. 따라서 해발 약 6400 피트의 고도 인 600mmHg에서 물의 비등점은 92.8 ° C 또는 92.8x9 ÷ 5 + 32 = 199 ° F입니다.
경고
끓는점 계산을위한 방정식
위에서 설명한 방정식은 압력 변화에 따른 알려진 온도 변화와 함께 알려진 압력 및 온도 관계를 사용합니다. Clausius-Clapeyron 식과 같이 대기압을 기준으로 액체의 비점을 계산하는 다른 방법에는 추가 요소가 포함됩니다. 예를 들어, Clausius-Clapeyron 방정식에서 방정식은 시작 압력의 자연 로그 (ln)를 종료 압력, 재료의 잠열 (L) 및 범용 가스 상수 (R)로 나눈 값을 포함합니다. 잠열은 분자 간의 인력, 기화 속도에 영향을 미치는 물질의 특성과 관련이 있습니다. 잠열이 더 높은 물질은 분자가 서로에게 더 강한 인력을 가지기 때문에 더 많은 에너지를 끓여야합니다.
비등점 추정
일반적으로, 물에 대한 비등점의 하락의 근사치는 고도에 기초하여 이루어질 수있다. 고도가 500 피트 증가 할 때마다 물의 비등점이 약 0.9 ° F 떨어집니다.
Nomographs를 사용하여 끓는점 결정
노모 그래프를 사용하여 액체의 비점을 추정 할 수도 있습니다. 노모 그래프는 비등점을 예측하기 위해 세 가지 스케일을 사용합니다. 노모 그래프는 끓는점 온도 눈금, 해수면 압력 눈금에서의 끓는점 온도 및 일반적인 압력 눈금을 보여줍니다.
노모 그래프를 사용하려면 눈금자를 사용하여 알려진 두 값을 연결하고 세 번째 스케일에서 알 수없는 값을 읽습니다. 알려진 값 중 하나로 시작하십시오. 예를 들어 해수면의 비점을 알고 기압을 알고 있다면이 두 점을 자와 연결하십시오. 연결된 두 개의 알려진 라인에서 선을 연장하면 해당 고도의 비점 온도가 무엇인지 보여줍니다. 반대로, 끓는점 온도가 알려져 있고 해수면의 끓는점이 알려진 경우에는 눈금자를 사용하여 두 점을 연결하고 선을 연장하여 기압을 찾으십시오.
온라인 계산기 사용
여러 온라인 계산기는 다른 고도에서 비점 온도를 제공합니다. 이 계산기들 중 다수는 대기압과 물의 끓는점 사이의 관계만을 보여 주지만 다른 계산기는 추가적인 일반적인 화합물을 보여줍니다.
그래프와 테이블 사용하기
많은 액체의 비점에 대한 그래프와 표가 개발되었습니다. 표의 경우, 액체 비등점이 상이한 대기압에 대해 도시되어있다. 경우에 따라 표에는 다양한 압력에서 하나의 액체와 비등점이 표시됩니다. 다른 경우에는 다른 압력의 여러 액체가 표시 될 수 있습니다.
그래프는 온도 및 기압을 기준으로 끓는점 곡선을 보여줍니다. 노모 그래프와 같은 그래프는 알려진 값을 사용하여 곡선을 만들거나 Clausius-Clapeyron 방정식과 마찬가지로 압력의 자연 로그를 사용하여 직선을 만듭니다. 그래프 선은 일련의 압력 및 온도 값이 주어지면 알려진 비등점 관계를 보여줍니다. 하나의 값을 알고 있으면 값 라인을 따라 그래프 화 된 압력-온도 라인으로 이동 한 다음 다른 축으로 돌려 알 수없는 값을 결정하십시오.