KAYNATMA: KAVRAM, TÜRLERI VE ÖRNEKLERI - KIMYA - 2025

Kaynama durum değişikliği ya da gaz halindeki bir sıvı fazdır. Bir sıvı kaynama noktasına ısıtıldığında oluşur: sıvının buhar basıncının sıvının yüzeyine uygulanan atmosferik basınca eşit olduğu sıcaklık.

Genelde kaynatmada ısı, sıvıyı içeren kabın alt kısmında verilir. Sıvının yüzeyine doğru yükseldikçe hacim olarak artan kabarcıklar oluşmaya başlar, çünkü üzerlerindeki basınç yükseldikçe azalır.

Bir sıvı kaynadığında kaynama noktasına ulaştığı söylenir. Kaynak: Pixabay.

Isıtılan sıvı su olduğunda, kabarcıklar su buharı içerir; yani, halihazırda gaz halinde su içerirler. Ek olarak, kabarcıklar sıvının hacmi boyunca dağıtılır. Suyun kaynama sıcaklığı 1 atm (760 mmHg) basınçta 100ºC civarındadır.

Sıvı fazdan gaz fazına geçiş halini üretmek için, enerji (buharlaşma entalpisi) sağlamak gerekir. Kaynama gerçekleşirken suyun sıcaklığı 100 ºC'de sabit kalır çünkü sıvı su molekülleri su buharı olarak çıktıkça termal enerji kaybolur.

Kaynatma türleri

İki ana kaynatma türü vardır: çekirdekli ve kritik ısı akışı.

Çekirdek kaynatmada, sıvı hacminin farklı yerlerinde küçük hacimli kabarcıklar oluşur.

Sıcaklık artışından sonra kabarcık oluşumu gözlenir

Bu arada kritik ısı akışında kaynama, kaynamayı başlatmak için ısının verildiği yüzey kritik bir sıcaklık değerinin üzerine çıkarak yüzeyde bir buhar tabakası oluşturduğunda meydana gelir.

Kaynama noktası

Kaynama noktasını belirleyen faktörler

Atmosferik basınç

Atmosfer basıncındaki bir artış, atmosfer basıncını eşitlemek için su buharı basıncını arttırmak gerektiğinden, kaynama noktasında bir artışa neden olur. Bunu başarmak için, su sıcaklığının artırılması ve daha yüksek kalori harcaması gerektirmesi gerekir.

Aksine, deniz seviyesinden yüksek rakımlı bir dağda olduğu gibi atmosferik basınç düştüğünde, atmosfer basıncına eşit olandan daha düşük bir buhar basıncı gerektiğinden kaynama noktası azalır.

Moleküller arası kuvvetler

Çözeltideki moleküller, dispersiyon veya Londra kuvvetleri, dipol-dipol kuvvetleri ve hidrojen bağları dahil olmak üzere çeşitli etkileşim türlerine sahiptir. Bu kuvvetlerin büyüklüğü ne kadar büyükse, kaynama noktası o kadar yüksek olur.

Kaynama için yeterli enerjiye sahip olabilmeleri için moleküller arasındaki etkileşimi kırmak için ısı enerjisi gereklidir. Örneğin: metil eter (C ₂ H ₆ O) 25 ° C kaynama noktasına sahipken, etil eter (C ₄ H ₁₀ O) 78,5 ° C kaynama noktasına sahiptir.

Kaynama noktaları arasındaki fark, benzer kimyasal yapılara sahip olmasına rağmen, etil eterin daha yüksek moleküler kütleye sahip olması nedeniyle açıklanmaktadır; İkisi de hidrojen bağları oluşturur, ancak C ₄ H ₁₀ O'daki dağıtıcı kuvvetler C ₂ H ₆ O'dan daha güçlüdür .

Kaynama ve buharlaşma arasındaki fark

Kaynama, ısı kaynağının yakınındaki sıvıdan kaynaklanır, ardından sıvının hacmi boyunca yayılır. Bu çizimde görülmektedir:

Bu arada, buharlaşma sıvı yüzeyinin bir fenomeni.

Buharlaşma, hava-sıvı arayüzündeki bir sıvı molekülü, üzerine uygulanan yüzey geriliminin üstesinden gelmek için yeterli enerjiye sahip olduğunda meydana gelir; böylece sıvının sinüsünden kaçar ve gaz fazına geçer.

Buharlaşma her sıcaklıkta gerçekleşebilir, ancak oluşma olasılığı sıcaklıkla artar. Aşağıdaki resimde yerden buharlaşan suyu görebilirsiniz:

Kaynama örnekleri

Buhar sterilizasyonu

Otoklav adı verilen, su buharının uyguladığı yüksek basınçları kaçamayacak şekilde üretme kabiliyetine sahip ekipman içerisinde gerçekleştirilir. Aynı şekilde suyun kaynama noktasında da bir artış vardır ve bu da 100 ºC'nin üzerindeki sıcaklıklara ulaşmasını sağlar.

Otoklavda doku kültürü malzemeleri, cerrahi malzemeler, laboratuvarlarda kullanılacak malzemeler, kültür ortamı vb. Sterilize edilir. Otoklavda sterilizasyon için kullanılan koşullar şunlardır: 15 pound basınç, 121 ºC sıcaklık ve 15 dakikalık süre.

Yemek pişirmek

Yiyecekler suya konularak ısıtılır. Pişirme sırasında suyun kaynama noktasına (100 ºC) eşit sıcaklıklar kullanılır. Besin, yutma için en uygun koşullara ulaşmak için deneyimin gösterdiği süre boyunca ısıtılır.

Çin yemekleri, yiyeceklerin rengini, dokusunu ve lezzetini korumak için minimum kaynatma ve buharda pişirme kullanır. Kaynama olarak bilinen pişirme türü, kaynama noktasının altındaki sıcaklıkları kullanır. Yemek pişirmek de buhar kullanılarak kullanılır.

Düdüklü tencere

Düdüklü tencere yemek pişirmek için kullanılır. İşleyişi, üretilen su buharının atmosfere kaçışını sınırlama kabiliyetine dayanır ve bu da iç basınçta bir artışa neden olur.

Kaptaki sıvının yüzeyine uygulanan basınç artışı, kaynama noktasında bir artışa ve 100 ºC'nin üzerindeki sıcaklıklara ulaşılmasına neden olur. Bu pişirme süresini azaltır ve dolayısıyla yakıt kullanımından tasarruf sağlar.

Isı dağılımı

Nükleer reaktörleri ve yüksek güçlü elektronik cihazları soğutmak için hidrofilik yüzeylerde su kaynatılır ve böylece aşırı ısınmaları önlenir. Kaynama noktasına gelmek ve kaynamak için suyun çevresinden ısı alması gerekir ve bu da sıcaklığının düşmesine neden olur.

Çözünen maddelerin molar kütlesinin belirlenmesi

Suyun kaynama noktasının yükseltilmesi, ortak bir özelliktir; ve bu nedenle çözünmüş çözünen maddenin konsantrasyonuna bağlıdır. Bunu bilerek, çözünen maddenin molar kütlesi tahmin edilebilir. Ancak yine de faydalı bir yöntem olan kütle spektrometrisi gibi daha kesin yöntemler vardır.

Şeker endüstrisi

Kristal şeker üretimi için şeker kamışının rafine edilmesinde kamış suyu kaynatılır ve ulaştığı sıcaklık, içindeki şeker konsantrasyonuna bağlıdır.

Kamış suyunun kaynama noktasının yükselmesi, solüsyondaki şeker konsantrasyonunun bir ölçüsüdür. Bu, şekerin kristalleşmesini sağlamak için önemli bir bilgidir.

Referanslar

1. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (26 Eylül 2019). Kimyada Kaynama Tanımı. Kurtarıldı: thinkco.com
3. Vikipedi. (2019). Kaynama noktası. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
4. Breslyn W. & Wyler C. (29 Eylül 2019). Kaynamak. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
5. Kaynamak. Kurtarıldı: chem.purdue.edu
6. Encyclopaedia Britannica'nın Editörleri. (19 Mayıs 2015). Kaynamak. Encyclopædia Britannica. Britannica.com'dan kurtarıldı
7. Sofía Gutiérrez de Gamboa. (2008). İnsan ısısıyla sterilizasyon. . Kurtarıldı: ucv.ve
8. Purdue Üniversitesi. (30 Nisan 2018). Su itici yüzeyler suyu verimli bir şekilde kaynatabilir, elektronikleri serin tutabilir. Günlük Bilim. Kurtarıldı: sciencedaily.com
9. Brennan, John. (2019). Kaynama Noktası Yüksekliğinin Kullanım Alanları. sciencing.com. Kurtarıldı: sciencing.com