Verwarmingscurve Wat is, hoe het is, voorbeelden

A Verwarmingscurve Het is de grafische weergave van hoe de temperatuur van een monster varieert als een functie van de tijd, het handhaven van de constante druk en het gelijkmatig toevoegen van warmte, dat wil zeggen met een constante snelheid.

Om een ​​dergelijke grafiek te bouwen, worden paren van temperatuur- en tijdwaarden genomen, die vervolgens de temperatuur op de verticale as (geordend) en de tijd op de horizontale as (abscis) laten graferen.

Figuur 1. De verwarmingscurve van een stof wordt verkregen door warmte toe te voegen en de temperatuur elk bepaalde tijdsinterval te meten. Bron: Pixabay.

Dan wordt de meest geschikte curve naar deze experimentele punten aangepast en uiteindelijk wordt een grafiek van de t -temperatuur verkregen als functie van tijd t: t (t).

[TOC]

Wat is de verwarmingscurve?

Naarmate het opwarmt, gaat een substantie door achtereenvolgens diverse staten: solid zijn kan stomen, bijna altijd door de vloeibare toestand gaan. Deze processen worden toestandsveranderingen genoemd, waarbij het monster zijn interne energie verhoogt en warmte toevoegt, zoals aangegeven door de moleculaire kinetische theorie.

Door warmte toe te voegen aan een monster zijn er twee mogelijkheden:

- De stof verhoogt zijn temperatuur, gezien het feit dat zijn deeltjes met een grotere intensiteit worden geroerd.

- Het materiaal gaat door een faseverandering, waarin de temperatuur constant blijft. Voeg warmte toe heeft het effect van verzwakking tot op zekere hoogte de krachten die deeltjes samenhangend houden, dus het is gemakkelijk om van ijs naar vloeibaar water te geven, bijvoorbeeld.

Figuur 2 toont de vier toestanden van materie: vaste, vloeistof, gas en plasma, en de namen van de processen die de overgang tussen elkaar mogelijk maken. De pijlen geven de betekenis van het proces aan.

Figuur 2. De staten van het onderwerp en processen die nodig zijn om tussen de ene en de andere te passeren. Bron: Wikimedia Commons.

-Staatsveranderingen in een stof

Beginnend met een monster in vaste toestand, wanneer smelten overgaat naar de vloeibare toestand, zoals het wordt verdampt, wordt het gas en door ionisatie wordt het plasma.

Het kan u van dienst zijn: magnetische eigenschappen van materialen

De vaste stof kan rechtstreeks gas worden door het proces dat bekend staat als sublimatie. Er zijn stoffen die gemakkelijk sublimeren bij kamertemperatuur. De bekendste is CO₂ of droog ijs, evenals naftaleen en jodium.

Terwijl het monster een verandering van status kruist, blijft de temperatuur constant totdat deze de nieuwe toestand bereikt. Dit betekent dat als er bijvoorbeeld een deel van vloeibaar water is dat zijn kookpunt heeft bereikt, de temperatuur constant blijft totdat al het water stoom is geworden.

Om deze reden zal de verwarmingscurve naar verwachting bestaan ​​uit een combinatie van groeiende secties en horizontale secties, waarbij de laatste overeenkomt met de faseveranderingen. Figuur 3 toont een van deze krommen voor een bepaalde stof.

figuur 3. Een verwarmingscurve van een bepaalde stof, met de typische configuratie op basis van stappen en hellingen.

Interpretatie van de verwarmingscurve

In groei -intervallen Aab, CD En EF De stof wordt respectievelijk als vast, vloeibaar en gas gevonden. In deze regio's neemt de kinetische energie toe en daarmee de temperatuur.

ondertussen in BC De toestand van vaste tot vloeistof verandert, daarom bestaan ​​de twee fasen naast elkaar. Dit is het geval in de sectie van, waarin het monster van gasvloeistof passeert. Hier is het veranderen van de potentiële energie en de temperatuur blijft constant.

De omgekeerde procedure is ook mogelijk, dat wil zeggen dat het monster kan worden gekoeld zodat het achtereenvolgens andere staten zal overnemen. In dit geval is er sprake van koelcurve.

Verwarmingscurves hebben hetzelfde algemene aspect voor alle stoffen, hoewel natuurlijk niet dezelfde numerieke waarden. Sommige stoffen vereisen meer tijd dan anderen om van staat te veranderen, en smelten en verdampen bij verschillende temperaturen.

Deze punten zijn respectievelijk bekend als een smeltpunt en kookpunt, en zijn kenmerken van elke stof.

Kan u van dienst zijn: platte spiegels: vergelijking, gedrag, afbeeldingen

Dat is de reden waarom de verwarmingscurves zeer nuttig zijn, omdat ze de numerieke waarde van deze temperaturen aangeven voor miljoenen stoffen die bestaan ​​als vaste stoffen en vloeistoffen in het bereik van temperaturen die als normaal en bij de atmosferische druk worden beschouwd.

Hoe wordt een verwarmingscurve gemaakt?

In principe is het heel eenvoudig: het is voldoende om een ​​monster van substantie te plaatsen in een container die is voorzien van een agitator, een thermometer en warmte gelijkmatig te introduceren.

Tegelijkertijd wordt aan het begin van de procedure een stopwatch geactiveerd en worden de overeenkomstige temperatuur-tijdparen genoteerd.

De warmtebron kan een gaslichter zijn, met een goede verwarmingssnelheid, of een elektrische weerstand die wanneer warmte warmte uitzendt, die verbinding kan maken met een variabele bron om verschillende krachten te krijgen.

Voor meer precisie worden er twee technieken veel gebruikt in het chemielaboratorium:

- Differentiële thermische analyse.

- Differentiële vegen calorimetrie.

Ze vergelijken het temperatuurverschil tussen het onderzochte monster en een ander referentiemonster met hoge smelttemperatuur, bijna altijd een aluminiumoxide. Deze methoden proberen gemakkelijk fusie- en kookpunten te vinden.

Voorbeelden (water, ijzer ...)

Overweeg de verwarmingscurven voor water en ijzer getoond in de figuur. De tijdschaal wordt niet getoond, maar deze is onmiddellijk.

Figuur 4. Water- en ijzeren verwarmingscurves.

Water is een universele substantie en het temperatuurbereik dat nodig is om te zien dat de statusveranderingen gemakkelijk te bereiken zijn in het laboratorium. Voor ijzer zijn veel hogere temperaturen vereist, maar zoals hierboven aangegeven, verandert de vorm van de grafiek niet aanzienlijk.

Kan u van dienst zijn: Steiner Theorem: uitleg, toepassingen, oefeningen

Smeltend ijs

Bij het verwarmen van het ijsmonster zijn we volgens de grafiek op punt A, bij een temperatuur onder 0º C.  Opgemerkt wordt dat de temperatuur met een constante snelheid stijgt totdat deze 0º C bereikt.

Watermoleculen in het ijs trillen meer breedte. Zodra de smelttemperatuur (punt B) is bereikt, kunnen de moleculen al voor een andere bewegen.

De energie die arriveert, wordt geïnvesteerd in het verminderen van de aantrekkingskracht tussen de moleculen, dus de temperatuur tussen B en C blijft constant voor al het ijs is gesmolten.

Water in stoom veranderen

Zodra het water zich volledig in vloeibare toestand bevindt, neemt de trilling van de moleculen opnieuw toe en neemt de temperatuur snel toe tussen C en D naar het kookpunt met 100 ° C. Tussen D en E blijft de temperatuur in die waarde, terwijl de energie die aankomt verantwoordelijk is voor al het water in de container om te verdampen.

Als alle waterdamp in een container is opgenomen, kan deze worden voortgezet van punt E naar punt F, waarvan de limiet niet in de afbeeldingen wordt weergegeven.

Een ijzeren monster kan dezelfde veranderingen kruisen. Gezien de aard van het materiaal zijn de temperatuurbereiken echter heel anders.

Referenties

1. Atkins, P. Principes van chemie: de paden van ontdekking. Pan -Amerikaans medisch redactioneel. 219-221.
2. Chung, p. Verwarmingscurves. Hersteld van: chem.Librhetxts.borg.
3. Verwarmingscurves. Warmte van fusie en verdamping. Hersteld van: Wikipremed.com.
4. Hewitt, Paul. 2012. Conceptuele fysieke wetenschap. 5e. ED. Pearson. 174-180.
5. Universiteit van Valladolid. Graad in chemie, hersteld van: accommodatie.druif.is.