Bod varu a tlak: co, jak, vztah, účinky a podrobná fakta

Tento článek pojednává o vztah mezi bodem varu a tlakem. Mezi námi existuje mylná představa, že bod varu souvisí pouze s teplotou. Ale především je to tlak, který je zodpovědný za to, že dojde k varu.

K varu kapaliny dochází, když se tlak par kapaliny začne dotýkat hodnoty okolního nebo okolního tlaku. Tlak, při kterém dochází k varu, se nazývá tlak nasycení. S rostoucí teplotou se tlak kapaliny stále zvyšuje. Více o tomto vztahu budeme studovat v tomto článku.

Co je to parciální tlak?

Jednoduše řečeno částečný tlak je definován jako tlak vyvíjený určitým typem molekul kapaliny ve směsi.

Tento tlak je přesně stejný tlak, který musely vyvinout molekuly kapaliny, pokud by to byly jediné molekuly zabírající celý objem. Částečný tlak vstupuje do hry, když je v systému přítomen více než jeden typ molekul kapaliny.

Co je tlak par?

Tlak par je tlak vyvíjený molekulami kapaliny, když se chystají změnit na molekuly plynu.

Tlak par se zvyšuje s teplotou. Povrch kapaliny začne vřít, když se tlak povrchové páry rovná okolnímu tlaku. Atmosféra vyvíjí na kapalinu určitý tlak, při dosažení této hodnoty atmosférického tlaku tlakem par začne probíhat var. 

Jak tlak ovlivňuje bod varu?

Tlak, jak bylo diskutováno výše, je jedním z nejdůležitějších faktorů, který přímo ovlivňuje bod varu jakékoli kapaliny.

Pro okolí, pokud je okolní tlak velmi vysoký, bude kapalině trvat déle a více tepla, než dosáhne hodnoty okolního tlaku, a proto bude bod varu kapaliny vyšší. Když je okolní tlak nízký, kapalina brzy dosáhne hodnoty okolního tlaku. V tomto případě bude bod varu nižší ve srovnání s bodem varu v prostředí s vysokým tlakem.

Vztah bodu varu a tlaku

Nyní máme jasnou představu o tom, jak tlak ovlivňuje hodnotu bodu varu. Hlavním faktorem ovlivňujícím bod varu je atmosférický tlak. (I když teplota hraje také aktivní roli)

Naši diskusi zaměříme na vztah mezi tlakem a bodem varu pouze. Předpokládejme, že rychlost přenosu tepla je konstantní. Tímto způsobem se molekuly kapaliny budou pomalu zahřívat, což vede ke zvýšení jejich tlaku par. Jakmile se pára dotkne okolního tlaku, kapalina se začne vařit.

Obrázek kreditů: uživatel: Markus Schweiss, Kochendes wasser02, CC BY-SA 3.0

Rovnice bodu varu a tlaku

Rovnice, která vykresluje vztah mezi bod varu a tlak numericky se nazývá Clausius-Clapeyronova rovnice.

Clausius-Clapeyronova rovnice je uvedena níže-

Zvyšuje se bod varu s tlakem?

Se zvyšujícím se tlakem okolí se také zvyšuje bod varu, ale pouze do kritického bodu.

Je to bod, kde látka vykazuje vlastnosti obou fází, tj. kapaliny a plynů. O kritických bodech se budeme více věnovat v dalších částech tohoto článku. Také si toho můžeme všimnout skutečnost, že var Bod kapaliny klesá, když tlak klesá, dokud není dosaženo trojného bodu.

Jak se zvyšuje bod varu s tlakem?

Bod varu lze definovat jako hodnotu teploty, při které se tlak par kapaliny rovná tlaku okolí. Tato hodnota teploty závisí na okolním tlaku.

Pokud je okolní tlak vyšší, trvá déle, než tlak par kapaliny dosáhne hodnoty okolního tlaku. Zdroj tepla neustále dodává teplo kapalině, aby se zvýšil její tlak. Když je tlak na vnější straně vyšší, bude také delší doba varu.

Jak se vaří voda při nízkém tlaku?

Při nízkém tlaku se voda začne vařit během velmi krátké doby. Doba potřebná k tomu, aby tlak par dosáhl hodnoty okolního tlaku, je totiž kratší.

Pozoruhodným příkladem je, že jídlo se na horách vaří velmi rychle. Je to proto, že okolní tlak je velmi menší ve srovnání s tlakem na hladině moře. Kapalina trvá déle, než se vaří, když je na úrovni moře. 

Vře voda rychleji při vysokém nebo nízkém tlaku?

Pečlivě jsme diskutovali o účinku tlak na bod varu. Je nám zcela jasné, že voda začne vřít rychleji při nižším tlaku.

Důvod je stejný jako výše. To znamená, že doba potřebná k tomu, aby tlak par dosáhl hodnoty okolního tlaku, je kratší. Voda se začne vařit, když tlak par dosáhne hodnoty okolního tlaku.

Faktory ovlivňující bod varu

Probrali jsme spoustu věcí o tom, co ovlivňuje bod varu. Pojďme se na tyto faktory podívat podrobněji.

Faktory ovlivňující bod varu jsou uvedeny níže -

• teplota– Teplota je zodpovědná za zvýšení nebo snížení tlaku par kapaliny. Když je teplota vysoká, tlak páry se zvyšuje a podobně, když je tlak nízký, tlak páry klesá.
• Tlak páry– Když tlak par dosáhne hodnoty okolního tlaku, kapalina začne vřít. Tlak vyvíjený kapalinou, když se chystá změnit svou fázi, se nazývá plynná fáze.  
• Atmosférický tlak– Jak již název napovídá, atmosférický tlak je tlak vyvíjený atmosférou. Atmosférický tlak hraje velmi důležitou roli při určování bodu varu látky. Pokud je tlak vyvíjený atmosférou nižší, pak bude také nižší bod varu a na druhé straně bude bod varu vyšší, pokud je tlak vyvíjený atmosférou vyšší.

Co je kritický bod?

Jednoduše řečeno, kritický bod látky je bod, ve kterém jsou vlastnosti kapaliny, jako je hustota, teplota, tlak atd., stejné jako vlastnosti jejího vlastního plynného stavu.

To lze říci jako rovnovážný stav, kdy látka existuje jak v kapalné, tak v plynné fázi. Molekuly vykazují vlastnosti kapalin i plynů současně.

Co se stane v kritickém bodě?

Když se teplota kapaliny zvýší, hustota kapaliny klesne a současně se začne zvyšovat hustota plynu.

Když se hustoty kapaliny a plynu vyrovnají, pak se konkrétní bod nazývá kritickým bodem. Zde látka vykazuje vlastnosti plynné i kapalné fáze.