If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Топлина на изпаряване на водата и етанола

Топлина на изпаряване на водата и етанола.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.

Видео транскрипция

Имаме две различни вещества. Само за упражнение да предположим, че и двете са в течно състояние. Може би разпознаваш това вещество: всяка молекула има един атом кислород и два атома водород. Това е вода. А тук съм нарисувал водородните връзки. Другото вещество сигурно не ти е толкова познато, поне за момента. Може да забележиш, че то има познатите ти О и H, а също така има въглеродна верига, което означава, че е алкохол. Какъв алкохол? Тук има два въглеродни атома, така че е етилов алкохол, или с други думи – етанол. Нека го запиша тук. Това е етанол. Той е основната съставка на алкохолните напитки, а също така се използва и като автомобилно гориво. Но искам да наблегна на друго. Ако предположим, че двете вещества са в течно състояние и са поставени в чаши, разположени на морското равнище, така че атмосферното налягане е нормално, тогава кое от двете вещества ще се изпари по-лесно? При кое от двете повече молекули ще се превърнат в пара? Или поне ще се превърнат по-лесно в пара? Веднага се вижда, че и двете имат водородни връзки между частично отрицателната и частично положителната страна, водородни връзки между частично отрицателната и частично положителната страна. Другото, което се вижда, когато погледнем самите молекули, е, че средно имаме по-малко водородни връзки в етанола, отколкото във водата. При етанола кислородът е по-електроотрицателен от водорода. Той е по-електроотрицателен и от въглерода, но е много по-електроотрицателен от водорода. Така че тук имаме дисбаланс. И освен това с този въглерод имаме много повече атоми, в които се разпределя частичен заряд. Може да има много слаб частичен заряд, разпределен сред въглеродните атмои, но при водорода има по-силен частичен заряд. Но той няма да е толкова силен, колкото това тук, защото, повтарям, имаме по-голяма молекула, в която се разпределя заряда, особено около въглеродните атоми. Тук ще има по-слаби частични заряди, и те се появяват на по-малко места. Затова в етанола има по-малко водородни връзки, отколкото във водата. Нека го запиша – по-малко водородни връзки. Вече говорихме за това как в течно състояние, а честно казано, и в твърдо състояние, водородните връзки са това, което държи веществата заедно. Това, което задържа водата заедно. Което задържа етанола заедно. Имаме по-малко водородни връзки. Нека запиша – по-малко водородни връзки, макар тук да има повече водородни атоми във всяка молекула. За разкъсването на тези връзки ще ни трябва по-малко енергия. Преди да стигнем до разкъсването на връзки, изпаряването, и превръщането на тези молекули в газ, нека се замислим как става това. Когато говорим за температурата в една система, всъщност говорим за средната кинетична енергия. Всяка молекула подскача напред-назад по различни начини и някоя от тях може да има много по-висока кинетична енергия от друга. Всички се движат в различни посоки. Тази може да има малко повече енергия, а пък тази да получи страшно много енергия, просто защото са я бутнали по точния начин. И това е достатъчно за преодоляването както на водородните връзки тук, така и на налягането на въздуха над повърхността. Не забравяй, че това не се случва във вакуум. Тук има въздух, молекули на въздуха, има всякакви различни неща – азот, въглероден диоксид и така нататък... Ще нарисувам просто общи молекули на въздуха. Тяхното движение също може да окаже натиск. Но тази конкретна молекула може да има достатъчно кинетична енергия, че да разкъса водородните връзки и да преодолее натиска на горните молекули и така да се изпари, да достигне газообразно състояние. Същото може да се случи и тук. Може би това е молекулата, която има много висока кинетична енергия и успява да се измъкне. В този случай тя ще достигне газообразно състояние. Водородните връзки ще се скъсат и тя ще иде толкова далеч от другите подобни молекули, от другите молекули на етанола, че няма да може да формира нови водородни връзки. Същото ще стане с тази – щом се изпари, щом е в газообразно състояние, тя е много далеч от другите молекули на водата и затова не може да формира водородни връзки с тях. Тъй като тук има повече водородни връзки, отколкото тук, можем да си представим, че като цяло ще е необходима повече топлина, за да се изпари водата, отколкото за да се изпари етанола. Количеството топлина, което е необходимо за изпаряването на дадено вещество, се нарича топлина на изпарение. Топлина на изпарение. Можем да предположим, че тя ще е по-висока при водата, отколкото при етанола. Ще ти дам точните стойности, или поне тези, които успях да открия. Намерих няколко различни стойности, в зависимост от това кой справочник ползвам. Топлината на изпарение на водата е 2260 джаула на грам. Джаул е мерната единица за енергия или топлина. Ако вместо тях искаме да използваме калории, това е равно на 541 калории за грам. Топлината на изпарение на етанола е доста по-малка. Нека го напиша по-ясно. Ето това тук е за водата. Да видим как са нещата при етанола. Топлината на изпарение на етанола е, доколкото успях да открия, 841 джаула на грам или 201 калории на грам. Което означава, че ще са необходими 201 калории, за да се изпари един грам етанол при нормална температура, ако поддържаме температурата постоянна. Може да обсъдим това в други клипове, но това, за което говорим в момента, е че ни трябва по-малко енергия, за да изпарим етанола. Може да направиш експеримент. Вземи две еднакви чаши, напълни едната с вода, а другата с етанол, и виж за колко време ще се изпарят. Можеш да ги сложиш под нагревателна лампа или просто да ги оставиш на открито, където ще се намират при еднакви атмосферни условия, еднакво излагане на слънце, и ще видиш разликата – колко повече енергия, колко повече време е необходимо, за да се изпари водата в сравнение с етанола. Нещо подобно наблюдаваме и при точката на кипене. Всички сме кипвали вода. Точката на кипене е точката, при която налягането на парите във веществото е станало равно на нормалното атмосферно налягане и започва да го преодолява. Можеш да си обясниш как водата започва да кипи при по-висока температура, отколкото етанола. Точката на кипене на водата е точно 100° по Целзий. Всъщност точката на кипене на водата е използвана за създаването на скалата на Целзий, затова по дефиниция е 100° по Целзий, докато точката на кипене на етанола е приблизително 78° по Целзий. Така че етанолът кипи при по-ниска температура. Причината е, че при него има по-малко водородни връзки.