VARENIE: KONCEPT, TYPY A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Varu je zmena stavu, alebo v kvapalnej fáze do plynného stavu. Vyskytuje sa, keď sa kvapalina zohreje na teplotu varu: teplota, pri ktorej sa tlak pary kvapaliny rovná atmosférickému tlaku, ktorý sa vyvíja na povrchu kvapaliny.

Všeobecne sa pri varení privádza teplo do spodnej časti nádoby, ktorá obsahuje tekutinu. Začína sa tvoriť bublinky, ktoré sa zvyšujú, keď stúpajú smerom k povrchu kvapaliny, pretože tlak na ne klesá, keď stúpajú.

Keď kvapalina vrie, hovorí sa, že dosiahla svoj bod varu. Zdroj: Pixabay.

Ak je zahrievanou kvapalinou voda, obsahujú bubliny vodnú paru; to znamená, že už obsahujú vodu v plynnom stave. Okrem toho sú bubliny distribuované v celom objeme kvapaliny. Teplota varu vody je okolo 100 oC pri tlaku 1 atm (760 mmHg).

Aby sa dosiahla zmena stavu z kvapalnej fázy na plynnú, je potrebné dodávať energiu (entalpia vyparovania). Počas varu zostáva teplota vody konštantná na 100 ° C, pretože tepelná energia sa stráca, pretože molekuly kvapalnej vody vystupujú ako vodná para.

Druhy varu

Existujú dva hlavné typy varu: nukleácia a kritický tepelný tok.

Pri vrení nukleatov sa tvoria bublinky malého objemu na rôznych miestach objemu kvapaliny.

Po zvýšení teploty sa pozoruje tvorba bublín

Medzitým pri kritickom tepelnom toku dôjde k varu, keď sa povrch, na ktorý sa privádza teplo, spôsobí varom, sa zahreje nad kritickú teplotu a vytvorí na povrchu vrstvu pary.

Bod varu

Faktory, ktoré určujú bod varu

Atmosferický tlak

Zvýšenie atmosférického tlaku vedie k zvýšeniu teploty varu, pretože na vyrovnanie atmosférického tlaku je potrebné zvýšiť tlak vodnej pary. Aby sa to dosiahlo, musí sa teplota vody zvýšiť, čo si vyžaduje vyššie kalorické výdavky.

Naopak, keď sa atmosférický tlak zníži, ako napríklad vo vysokej nadmorskej výške nad hladinou mora, teplota varu klesá, pretože je potrebný nižší tlak pár, ktorý sa rovná atmosférickému tlaku.

Medzimolekulové sily

Molekuly v roztoku majú niekoľko typov interakcií, vrátane: disperzných alebo londýnskych síl, dipól-dipólových síl a vodíkových väzieb. Čím väčšia je veľkosť týchto síl, tým vyšší je bod varu.

Na prerušenie interakcie medzi molekulami je potrebná tepelná energia, aby mohli mať dostatok energie na varenie. Napríklad: metyl-éter (C ₂ H ₆ O) má teplotu varu 25 ° C, zatiaľ čo etyléter (C ₄ H ₁₀ O) má teplotu varu 78,5 ° C,

Rozdiel medzi bodmi varu, napriek tomu, že má podobné chemické štruktúry, sa vysvetľuje, pretože etyléter má vyššiu molekulovú hmotnosť; Obe skupiny tvoriť vodíkové väzby, ale disperzné sily v C ₄ H ₁₀ O sú silnejšie ako v C ₂ H ₆ O.

Rozdiel medzi teplotou varu a odparením

Var má pôvod v kvapaline blízko zdroja tepla a potom sa šíri po celom objeme kvapaliny. Na tomto obrázku je vidieť:

Medzitým je odparovanie javom povrchu kvapaliny.

K odparovaniu dochádza, keď molekula kvapaliny na rozhraní vzduch-kvapalina má dostatok energie na prekonanie povrchového napätia, ktoré na ňu pôsobí; tak uniká zo sínusu kvapaliny a prechádza do plynnej fázy.

Odparovanie sa môže vyskytnúť pri akejkoľvek teplote, ale s jeho teplotou sa zvyšuje jeho výskyt. Na nasledujúcom obrázku vidíte vyparujúcu sa vodu zo zeme:

Príklady varu

Sterilizácia parou

Vykonáva sa v zariadení nazývanom autokláv, ktorý má schopnosť vytvárať vysoké tlaky vyvíjané vodnou parou, ktorá nemôže uniknúť. Podobne sa zvyšuje teplota varu vody, čo jej umožňuje dosiahnuť teploty nad 100 ° C.

V autokláve sa sterilizujú materiály pre tkanivové kultúry, chirurgické materiály, materiály pre použitie v laboratóriách, kultivačných médiách atď. Podmienky použité pre sterilizáciu v autokláve sú: 15 libier tlaku, teplota 121 ° C a trvanie 15 minút.

Varenie jedla

Potraviny sa zahrievajú umiestnením do vody. Počas varenia sa používajú teploty, ktoré sa rovnajú bodu varu vody (100 ° C). Jedlo sa zahrieva, v čase, ktorý naznačujú skúsenosti, aby sa dosiahli optimálne podmienky na požitie.

Čínske jedlo používa na varenie a naparovanie minimum, aby sa zachovala jeho farba, štruktúra a chuť. Druh varenia, ktorý sa nazýva dusený, používa teploty pod bodom varu. Jedlo sa používa aj na varenie pary.

Tlakový hrniec

Tlakový hrniec sa používa na varenie jedla. Jeho prevádzka je založená na jej schopnosti obmedziť únik vodnej pary produkovanej do atmosféry, čo spôsobuje zvýšenie vnútorného tlaku.

Zvýšenie tlaku na povrch kvapaliny v nádobe sa prejaví zvýšením teploty varu a dosiahnutím teploty nad 100 ° C. To skracuje čas varenia a tým šetrí spotrebu paliva.

Rozptyl tepla

Voda sa varí na hydrofilných povrchoch, aby ochladila jadrové reaktory a výkonné elektronické zariadenia, čím sa zabráni ich prehriatiu. Na dosiahnutie bodu varu a varu musí voda odoberať teplo z okolia, čo vedie k zníženiu teploty.

Stanovenie molárnej hmotnosti rozpustených látok

Zvyšovanie teploty varu vody je spoločnou vlastnosťou; a preto závisí od koncentrácie rozpustenej rozpustenej látky. Pri jeho zistení je možné odhadnúť molárnu hmotnosť rozpustenej látky. Existujú však presnejšie metódy, ako je napríklad hmotnostná spektrometria, ktorá je stále užitočnou metódou.

Cukrovarnícky priemysel

Pri rafinácii trstinového cukru na výrobu kryštalického cukru sa trstinová šťava varí a teplota, ktorú dosiahne, závisí od koncentrácie cukru v nej.

Zvýšenie teploty varu trstinovej šťavy je mierou koncentrácie cukru v roztoku. Toto je dôležitá informácia na dosiahnutie kryštalizácie cukru.

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (26. septembra 2019). Definícia varu v chémii. Získané z: thinkco.com
3. Wikipedia. (2019). Bod varu. Obnovené z: en.wikipedia.org
4. Breslyn W. & Wyler C. (29. septembra 2019). Vriaci. Obnovené z: chem.libretexts.org
5. Vriaci. Získané z: chem.purdue.edu
6. Editori encyklopédie Britannica. (19. mája 2015). Vriaci. Encyclopædia Britannica. Získané z: britannica.com
7. Sofía Gutiérrez de Gamboa. (2008). Sterilizácia ľudským teplom. , Obnovené z: ucv.ve
8. Purdue University. (30. apríla 2018). Vodoodpudivé povrchy môžu účinne prevariť vodu a udržať elektroniku v chlade. ScienceDaily. Obnovené z: sciposedaily.com
9. Brennanová, John. (2019). Použitie zvýšenia bodu varu. sciencing.com. Obnovené z: sciencing.com