KOGNING: KONCEPT, TYPER OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

Den kogende er tilstandsændringen eller en væskefase til den gasformige tilstand. Det opstår, når en væske opvarmes til dets kogepunkt: temperaturen, ved hvilken væskens damptryk er lig med det atmosfæriske tryk, der udøves på væskeoverfladen.

Generelt leveres varmen i kogning i den nedre del af beholderen, der indeholder væsken. Der begynder dannelsen af ​​bobler, der øges i volumen, når de stiger mod væskeoverfladen, fordi trykket på dem falder, når de stiger.

Når en væske koges, siges den, at den har nået sit kogepunkt. Kilde: Pixabay.

Når den væske, der opvarmes, er vand, indeholder boblerne vanddamp; de indeholder allerede vand i gasform. Derudover er boblerne fordelt over væskens volumen. Vandets kogetemperatur er omkring 100 ° C ved et tryk på 1 atm (760 mmHg).

For at producere tilstandsændringen fra den flydende fase til den gasformige fase er det nødvendigt at tilføre energi (fordampning af fordampning). Mens der koges, forbliver temperaturen på vandet konstant ved 100 ºC, da termisk energi går tabt, når flydende vandmolekyler kommer ud som vanddamp.

Typer af kogning

Der er to hovedtyper af kogning: kerneret og kritisk varmeflux.

I nukleare kogning dannes der små mængder bobler forskellige steder i væskens volumen.

Dannelsen af ​​bobler observeres efter temperaturstigningen

I mellemtiden forekommer kogning ved kritisk varmestrømning, når overfladen, hvor varme tilføres for at forårsage kogning, opvarmes over en kritisk temperaturværdi og danner et damplag på overfladen.

Kogepunkt

Faktorer, der bestemmer kogepunktet

Atmosfærisk tryk

En stigning i atmosfæretrykket resulterer i en stigning i kogepunktet, da det er nødvendigt at forøge vanddamptrykket for at udligne atmosfæretrykket. For at opnå dette skal vandtemperaturen øges, hvilket kræver en højere kaloriforbrug.

Tværtimod, når atmosfæretrykket falder, som forekommer i et bjerg med høj højde over havets overflade, formindskes kogepunktet, da der kræves et lavere damptryk end lig med atmosfæretrykket.

Intermolekylære kræfter

Molekyler i opløsning har flere typer af interaktioner, herunder: dispersion eller London kræfter, dipol-dipol kræfter og brintbindinger. Jo større styrke disse styrker er, jo højere kogepunkt.

Der kræves varmeenergi for at bryde interaktionen mellem molekylerne, så de kan have nok energi til kogning. For eksempel: methylether (C ₂ H ₆ O) har et kogepunkt på 25 ° C, medens ethylether (C ₄ H ₁₀ O) har et kogepunkt på 78,5 ° C.

Forskellen mellem kogepunkterne til trods for at have lignende kemiske strukturer forklares, fordi ethylether har en højere molekylmasse; De danner begge hydrogenbindinger, men spredningskræfterne i C ₄ H ₁₀ O er stærkere end i C ₂ H ₆ O.

Forskel mellem kogning og fordampning

Kogningen stammer fra væsken i nærheden af ​​varmekilden og spreder sig derefter over væskens volumen. Det ses på denne illustration:

I mellemtiden er fordampning et fænomen på væskeoverfladen.

Fordampning sker, når et molekyle af væsken ved luft-væskegrænsefladen har nok energi til at overvinde den overfladespænding, der udøves på den; så den slipper ud fra væskens sinus og passerer ind i gasfasen.

Fordampning kan forekomme ved en hvilken som helst temperatur, men muligheden for dets forekomst øges med temperaturen. I det følgende billede kan du se vand fordampe fra jorden:

Eksempler på kogning

Dampsterilisering

Det udføres i udstyr kaldet en autoklav, der har evnen til at generere høje tryk, der udøves af vanddamp, som ikke er i stand til at undslippe. Ligeledes er der en stigning i vandets kogepunkt, som gør det muligt at nå temperaturer over 100 ° C.

I autoklaven steriliseres materialer til vævskultur, kirurgiske materialer, materialer til brug i laboratorier, kulturmedier osv. Betingelserne, der anvendes til sterilisering i autoklaven, er: 15 kg tryk, temperatur på 121 ºC og en varighed på 15 minutter.

Madlavning mad

Mad opvarmes ved at placere den i vand. Under tilberedningen bruges temperaturer, der svarer til vandets kogepunkt (100 ºC). Mad opvarmes i den periode, som erfaringen indikerer, for at nå de optimale betingelser for indtagelse.

Kinesisk mad bruger minimalt kogende og dampende for at bevare madens farve, tekstur og smag. Den type madlavning, der kaldes simmer, bruger temperaturer under kogepunktet. Madlavning af mad bruges også ved brug af damp.

Trykkoger

Trykkogeren bruges til madlavning. Dets drift er baseret på dens evne til at begrænse flugt fra den vanddamp, der produceres i atmosfæren, hvilket genererer en stigning i det indre tryk.

Stigningen i trykket, der udøves på overfladen af ​​væsken i gryden, omsættes til en stigning i kogepunktet og når temperaturer over 100 ºC. Dette reducerer tilberedningstiden og sparer derfor ved brug af brændstof.

Varmeafledning

Vand koges på hydrofile overflader for at afkøle atomreaktorer og elektroniske apparater med høj effekt, hvilket forhindrer dem i at blive overophedet. For at nå kogepunktet og koge, skal vandet tage varme fra dets omgivelser, og dette frembringer et fald i dets temperatur.

Bestemmelse af den molære masse af opløste stoffer

At øge kogepunktet for vand er en sammenhængende egenskab; og derfor afhængig af koncentrationen af ​​det opløste stof. Når man kender det, kan den molære masse af opløsningen estimeres. Der er imidlertid mere præcise metoder, såsom massespektrometri, som stadig er en nyttig metode.

Sukkerindustri

Ved raffinering af rørsukker til fremstilling af krystallinsk sukker koges rørsaft, og temperaturen, den når, afhænger af koncentrationen af ​​sukkeret i det.

Forøgelsen af ​​kogepunktet for rørsaft er et mål for koncentrationen af ​​sukkeret i opløsningen. Dette er vigtig information for at opnå krystallisation af sukker.

Referencer

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
2. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (26. september 2019). Kogende definition i kemi. Gendannes fra: thoughtco.com
3. Wikipedia. (2019). Kogepunkt. Gendannet fra: en.wikipedia.org
4. Breslyn W. & Wyler C. (29. september 2019). Kogning. Gendannes fra: chem.libretexts.org
5. Kogning. Gendannes fra: chem.purdue.edu
6. Redaktørerne af Encyclopaedia Britannica. (19. maj 2015). Kogning. Encyclopædia Britannica. Gendannes fra: britannica.com
7. Professor Sofía Gutiérrez de Gamboa. (2008). Sterilisering ved menneskelig varme.. Gendannes fra: ucv.ve
8. Purdue University. (30. april 2018). Vandafvisende overflader kan effektivt koge vand og holde elektronik kølig. ScienceDaily. Gendannes fra: sciencedaily.com
9. Brennan, John. (2019). Anvendelser af kogepunkthøjden. sciencing.com. Gendannes fra: sciencing.com