טמפרטורת רתיחה והיתוך
טמפרטורה היא גודל פיזיקלי שנועד לכמת את מה אנו מבינים כ"חם" ו"קר". מבחינה פיזיקלית הטמפרטורה הינה גודל המבטא את "רמת התנועה" של חלקיקי החומר ומהווה מדד לאנרגיה הקינטית של החלקיקים.
כל חומר במעבר ממצב צבירה אחד לשני הוא בעל טמפרטורות אופייניות ,המשמשות גם כנקודות זיהוי שלו:
1.טמפרטורת היתוך=טמפרטורת התמצקות: זוהי הטמפרטורה שבה ניתך החומר במעבר ממוצק לנוזל,והוא שווה לטמפרטורת התמצקות שהיא הטמפרטורה בה מתמצק החומר במעבר מנוזל למוצק.
2.טמפרטורת רתיחה=טמפרטורת עיבוי: זוהי הטמפרטורה שבה הנוזל רותח במעבר מנוזל לגז ,והוא שווה לטמפרטורת העיבוי שהיא הטמפרטורה בה מתנזל החומר במעבר מגז לנוזל.
כאשר חומר נמצא בטמפרטורה הנמוכה מטמפרטורת ההתכה שלו,הוא במצב צבירה מוצק-solid.
כאשר הטמפרטורה שבה נמצא החומר היא בין טמפרטורת ההתכה שלו לטמפרטורת הרתיחה שלו,הוא במצב צבירה נוזל-liquid.
כאשר החומר נמצא בטמפרטורה הגבוהה מטמפרטורת הרתיחה שלו,הוא במצב גז-gas
תוכן עניינים
השפעת שינוי הטמפרטורה על מצב צבירה
טמפרטורות היתוך ורתיחה של חומרים מולקולריים תלויות בחוזק של הכוחות הבין-מולקולריים הפועלים בין המולקולות. טמפרטורת היתוך ורתיחה של חומרים יוניים תלויות בחוזקם של הקשרים היוניים הפועלים בין היונים.
השפעת לחץ על טמפרטורות היתוך ורתיחה
הטמפרטורה של שינוי מצב צבירה תלויה בלחץ. לדוגמא, מים רותחים ב- 100ºC, כשהמדידה מתבצעת בת"א ואילו נקודת הרתיחה של מים בירושלים היא 97ºC. כשחומר רותח נצפות בעות.בתוך הבועה יש מולקולות במצב הגזי של הנוזל הרותח. ככל שיש יותר מולקולות הלחץ בתוך הבועה עולה. ברגע שהלחץ הפנימי של הגז בבועה משתווה ללחץ החיצוני מתחיל תהליך הרתיחה והבועות פורצות החוצה. לכן טמפרטורת הרתיחה תלויה בלחץ החיצוני. להבדיל מתהליך אידוי שמתרחש בכל טמפרטורה. בתהליך זה, מולקולות בעלות אנרגיה קינטית גבוהה בורחות ומתנתקות מן הנוזל, בשטח פני הנוזל. אידוי מתרחש משטח הפנים של הנוזל.
תלות הטמפרטורות של שינויי מצבי צבירה בלחץ ניתנת בדיאגרמת הפאזות . הקווים בדיאגרמת הפאזות מייצגים טמפרטורות ולחצים בהם שתי פאזות נמצאות בשיווי-משקל. הנקודה המיוחדת בה שלושת הפאזות נמצאות בשיווי-משקל נקראת "הנקודה המשולשת". הנקודה הקריטית ובה המצב הנוזלי והמצב הגזי הינם זהים. הדיאגרמה מחולקת לשלושה אזורים אשר כל אחד מהם מתאים למצב צבירה מסוים. הקו שמפריד בין האזור המתאים למצב המוצק לבין האזור המתאים למצב הנוזלי ולכן הוא נקרא "קו היתוך". באופן דומה נקרא "קו אידוי" ו"קו המראה". קו האידוי מראה כי טמפרטורת הרתיחה של מים עולה עם הלחץ (לכן בתל-אביב המים רותחים בטמפרטורה גבוהה יותר) וקו ההיתוך מראה כי טמפרטורת ההתכה של קרח קטנה עם עליית הלחץ (תכונה זו של ירידת נקודת ההיתוך עם עליית הלחץ אינה משותפת לחומרים רבים והיא מוסברת ע"י האנומליה של המים).
היבטים פדגוגיים
מומלץ לקיים עם תלמידים פעילות "נפלאות החומר".מדובר בפעילות בת 4 שעות.הפעילות מכילה הרצאות,הדגמות וניסויים מאתגרים.
להלן קישור לפעילות נפלאות החומר
קטגוריה:טמפרטורת היתוך ורתיחה
דף עבודה בנושא טמפ רתיחה מיומנות השוואה
גורמים המשפיעים על טמפרטורת ההיתוך והרתיחה של חומצות שומן
ניתן לסכם את הגורמים המשפיעים על טמפרטורות ההיתוך והרתיחה של חומצות שומן כדלקמן:
1. מספר אטומי הפחמן במוליקולה. ככל שמספר אטומי הפחמן גדל כך טמפרטורת ההיתוך והרתיחה עולה. לדוגמא: טמפרטורת ההיתוך של חומצה קפרית (10 אטומי פחמן) היא 31.6 מעלות צלזיוס, בעוד שטמפרטורת ההיתוך של חומצה איקוסנואית (20 אטומי פחמן) היא 75.4 מעלות צלזיוס. ככל שמספר אטומי הפחמן במולקולה גדל, גדל יותר מספר האלקטרונים, הענן האלקטרוני גדול יותר, כוחות ון דר ולס רבים יותר וטמפרטורת ההיתוך והרתיחה גבוהות יותר.
2. קיום (או היעדר) קשרים כפולים בין אטומי הפחמן כאשר קיים קשר כפול בחומצת השומן בין אטומי הפחמן (חומצה בלתי רוויה) יורדת טמפרטורת ההיתוך והרתיחה בצורה משמעותית בהשוואה לחומצת שומן עם אותו מספר אטומי פחמן, ללא קשר כפול (חומצה רוויה). לדוגמא, נקודת ההיתוך של חומצה אולאית (18 אטומי פחמן, בלתי רוויה) היא 18.9 מעלות צלזיוס, בעוד שטמפרטורת ההיתוך של חומצה סטרית (18 אטומי פחמן, רוויה) היא 69 מעלות צלזיוס.
3. צורת האריזה של המוליקולות. ככל שהשרשראות ארוכות יותר וישרות - האריזה טובה יותר, כוחות ון דר ולס בין המולקולות גדולים יותר וטמפרטורת ההיתוך והרתיחה גבוהות יותר. לדוגמא, באריזה של אטומי מימן במצב טרנס בחומצות שומן מקבלים אריזה צפופה יותר של המוליקולות, בינן לבין עצמן, כוחות ון דר ולס גדולים יותר וטמפרטורת ההיתוך והרתיחה גבוהות יותר בהשוואה לאריזה של אטומי מימן של אותה מוליקולה במצב ציס.
