A värmekurva är den grafiska framställningen av hur temperaturen i ett prov varierar som en funktion av tiden, håller trycket konstant och tillsätter värme enhetligt, det vill säga med en konstant hastighet.
För att konstruera en graf av denna typ tas par av värden för temperatur och tid, som senare ritas genom att placera temperaturen på den vertikala axeln (ordinat) och tiden på den horisontella axeln (abscissa).
Då anpassas den mest lämpliga kurvan till dessa experimentella punkter och slutligen erhålls ett diagram över temperaturen T som en funktion av tiden t: T (t).
Artikelindex
När det värms upp går ett ämne genom olika tillstånd i följd: från att vara ett fast ämne kan det bli en ånga, som nästan alltid passerar genom det flytande tillståndet. Dessa processer kallas tillståndsförändringar, där provet ökar sin inre energi medan värme tillsätts, vilket indikeras av den molekylära kinetiska teorin..
När du tillför värme till ett prov finns det två möjligheter:
- Ämnet ökar temperaturen eftersom dess partiklar omrörs med större intensitet.
- Materialet genomgår en fasförändring där temperaturen förblir konstant. Tillsättning av värme har till viss del försvagat krafterna som håller partiklarna ihop, så det är lätt att gå från is till flytande vatten, till exempel.
Figur 2 visar de fyra tillstånden av materia: fast, flytande, gas och plasma och namnen på de processer som möjliggör övergången mellan dem. Pilar anger processens riktning.
Börjar med ett prov i fast tillstånd, när det smälter går det till flytande tillstånd, när det förångas blir det till gas och genom jonisering blir det till plasma.
Det fasta ämnet kan omvandlas direkt till gas genom förfarandet känt som sublimering. Det finns ämnen som lätt sublimerar vid rumstemperatur. Den mest kända är COtvå eller torris, samt naftalen och jod.
Medan provet genomgår en förändring av tillståndet förblir temperaturen konstant tills det nya tillståndet uppnås. Det betyder att om du till exempel har en del flytande vatten som har nått sin kokpunkt förblir temperaturen konstant tills allt vattnet har förvandlats till ånga..
Av denna anledning förväntas uppvärmningskurvan bestå av en kombination av ökande sektioner och horisontella sektioner, där den senare motsvarar fasförändringar. Figur 3 visar en av dessa kurvor för ett givet ämne.
I tillväxtintervallen ab, CD Y ef ämnet finns som ett fast ämne, flytande respektive gas. I dessa regioner ökar den kinetiska energin och därmed temperaturen.
samtidigt i före Kristus den förändrar sitt tillstånd från fast till flytande, därför finns de två faserna samexisterande. Så här händer det i avsnittet från, där provet ändras från vätska till gas. Här förändras den potentiella energin och temperaturen förblir konstant.
Det omvända förfarandet är också möjligt, det vill säga provet kan kylas för att successivt anta andra tillstånd. I ett sådant fall talar vi om kylkurva.
Värmekurvorna har samma allmänna utseende för alla ämnen, men naturligtvis inte samma numeriska värden. Vissa ämnen tar längre tid än andra att ändra tillstånd, och de smälter och förångas vid olika temperaturer..
Dessa punkter är kända respektive smältpunkt och kokpunkt och är karakteristiska för varje substans..
Det är därför värmekurvorna är mycket användbara, eftersom de indikerar det numeriska värdet på dessa temperaturer för miljontals ämnen som finns som fasta ämnen och vätskor inom temperaturområdet som anses normalt och vid atmosfärstryck..
I princip är det väldigt enkelt: placera bara ett prov av ämnet i en behållare utrustad med omrörare, sätt in en termometer och värm upp jämnt..
Samtidigt aktiveras ett stoppur när proceduren startas och motsvarande temperatur-tidpar noteras då och då..
Värmekällan kan vara en gasbrännare, med en god uppvärmningshastighet eller ett elektriskt motstånd som avger värme vid uppvärmning, som kan anslutas till en variabel källa för att uppnå olika krafter..
För större precision finns det två tekniker som ofta används i kemilaboratoriet:
- Differentiell termisk analys.
- Differentialskanningskalorimetri.
De jämför temperaturskillnaden mellan provet som studeras och ett annat referensprov med en hög smälttemperatur, nästan alltid en aluminiumoxid. Med dessa metoder är det lätt att hitta smält- och kokpunkterna.
Tänk på värmekurvorna för vatten och för järn som visas i figuren. Tidsskalan visas inte, men det är omedelbart att skilja smälttemperaturerna för båda ämnena som motsvarar punkt B i varje graf: för vatten 0 º C, för järn 1500 º C.
Vatten är en universell substans och det temperaturintervall som krävs för att se dess tillståndsförändringar är lätt att uppnå i laboratoriet. Mycket högre temperaturer krävs för järn, men som nämnts ovan ändras inte grafens form väsentligt..
Vid uppvärmning av isprovet är vi enligt diagrammet vid punkt A, vid en temperatur under 0 ° C. Det observeras att temperaturen ökar med en konstant hastighet tills den når 0 ° C.
Vattenmolekylerna i isen vibrerar med större amplitud. När smälttemperaturen (punkt B) har uppnåtts kan molekylerna redan röra sig framför varandra.
Energin som anländer investeras i att minska dragningskraften mellan molekylerna, så temperaturen mellan B och C förblir konstant tills all is har smält..
När vattnet är helt i flytande tillstånd ökar molekylernas vibrationer igen och temperaturen ökar snabbt mellan C och D upp till kokpunkten 100 ° C. Mellan D och E förblir temperaturen vid det värdet medan energin som kommer säkerställer att allt vatten i behållaren avdunstar.
Om all vattenånga kan finnas i en behållare kan den fortsätta att värmas från punkt E till punkt F, vars gräns inte visas i diagrammet..
Ett järnprov kan genomgå samma förändringar. Med tanke på materialets natur är temperaturintervallen dock mycket olika..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.