ઉકળવાનુ પોઇન્ટ કેલ્ક્યુલેટર | એન્ટોઇન સમીકરણ સાધન

ઉકળબિંદુ ગણક શું છે?

ઉકળબિંદુ ગણક પસંદ કરેલા દબાણે પ્રવાહી કયા તાપમાને વાયુમાં ફેરવાય છે તે શોધે છે. તે એન્ટોઇન સમીકરણ કહેવાતા સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને પાણી અને અન્ય શુદ્ધ પ્રવાહીઓ માટે કામ કરે છે. કોઈ પદાર્થ અને દબાણ દાખલ કરો, અને ગણક તે પ્રવાહી કયા તાપમાને ઉકળે છે તે પરત આપે છે.

દબાણ ઉકળબિંદુને કેવી રીતે બદલે છે

જ્યારે પ્રવાહીના બાષ્પદબાણ, એટલે કે તેની સપાટી પરથી બહાર નીકળતા વાયુનું દબાણ, તેની ઉપરના હવા કે વાયુના દબાણ જેટલું થાય ત્યારે પ્રવાહી ઉકળે છે. બહારનું દબાણ ઘટાડવાથી પ્રવાહીને આ સંતુલન સુધી પહોંચવા માટે ઓછી ગરમી જોઈએ છે, તેથી તે નીચા તાપમાને ઉકળે છે. દબાણ વધારવાથી વધુ ગરમી જોઈએ છે, તેથી તે ઊંચા તાપમાને ઉકળે છે.

આ કારણે સમુદ્રસપાટીએ પાણી 100 °C (212°F) પર ઉકળે છે, જ્યાં પ્રમાણભૂત વાતાવરણીય દબાણ 1 atm (760 mmHg) હોય છે, પરંતુ પર્વત પર, જ્યાં હવા પાતળી હોય છે, તે 100 °Cથી નીચેના તાપમાને ઉકળે છે. આથી પ્રેશર કુકરમાં ખોરાક ઝડપથી કેમ રંધાય છે તે પણ સમજાય છે. બંધ વરાળ વાસણની અંદરનું દબાણ વધારે છે, જે પાણીનું ઉકળબિંદુ વધારે છે; તેથી ખુલ્લા વાસણની સરખામણીએ ખોરાક ઊંચા તાપમાને રંધાય છે.

ઉકળબિંદુ પદાર્થ પર પણ આધાર રાખે છે. પાણીના અણુઓ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બંધ જેવા મજબૂત બળોથી જોડાયેલા અણુઓને અલગ કરવા વધુ ઊર્જા જોઈએ છે, તેથી તેઓ નબળાં બળ ધરાવતા અણુઓ કરતાં ઊંચા તાપમાને ઉકળે છે.

એન્ટોઇન સમીકરણનું સૂત્ર

ગણક એન્ટોઇન સમીકરણનો ઉપયોગ કરે છે. આ સૂત્ર પ્રવાહીના બાષ્પદબાણને તેના તાપમાન સાથે સાંકળે છે:

log₁₀(P) = A − B / (T + C)

P મિલિમીટર પારો (mmHg)માં બાષ્પદબાણ છે. T ડિગ્રી સેલ્સિયસમાં તાપમાન છે. A, B અને C દરેક પદાર્થ માટે વિશિષ્ટ અચળાંકો છે, જે પ્રયોગશાળામાં માપણી દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.

પસંદ કરેલા દબાણે ઉકળબિંદુ શોધવા માટે T માટે સમીકરણને પુનઃગોઠવવામાં આવે છે:

T = B / (A − log₁₀(P)) − C

દરેક પદાર્થના અચળાંકો માત્ર ચોક્કસ તાપમાન શ્રેણીમાં જ ચોકસાઈ ધરાવે છે, સામાન્ય રીતે જે શ્રેણીમાં તેમનું માપન થયું હોય તેમાં. તે શ્રેણીની બહાર સમીકરણની આગાહીઓ અવિશ્વસનીય બને છે, તેથી ગણક પદાર્થ માટે ચકાસેલી શ્રેણીની બહાર આવતા કોઈપણ પરિણામને ચિહ્નિત કરે છે.

ઉકળબિંદુની ગણતરી કેવી રીતે કરવી

1. પાણી, ઇથેનોલ અથવા ટોલ્યુઇન જેવા પદાર્થને પસંદ કરો, અથવા અન્ય પ્રવાહી માટે A, B અને Cના કસ્ટમ અચળાંકો દાખલ કરો.
2. દબાણ દાખલ કરો અને તેનું એકમ પસંદ કરો: atm, mmHg, kPa, psi અથવા bar.
3. પરિણામ માટે એકમ પસંદ કરો: સેલ્સિયસ, ફેરનહાઇટ અથવા કેલ્વિન.
4. ગણતરી કરેલું ઉકળબિંદુ વાંચો. ગણક દબાણ-તાપમાન વક્ર પણ આલેખે છે અને તેના પર પરિણામ દર્શાવે છે.

ઉદાહરણ સાથે ગણતરી

ઊંચાઈવાળા સ્થળે પાણી

5,000 ફૂટ (1,500 m)ની ઊંચાઈએ વાતાવરણીય દબાણ આશરે 0.83 atm, અથવા 630.8 mmHg હોય છે. પાણીના એન્ટોઇન અચળાંકો (A = 8.07131, B = 1730.63, C = 233.426)નો ઉપયોગ કરતાં:

log₁₀(630.8) = 2.800 T = 1730.63 / (8.07131 − 2.800) − 233.426 = 94.9 °C (202.8°F)

આ પાણીના સમુદ્રસપાટી પરના 100 °Cના ઉકળબિંદુ કરતાં આશરે 5 °C ઓછું છે. સમુદ્રસપાટીએ નિશ્ચિત મિનિટો સુધી પાણી ઉકાળવાનું કહેતી વાનગી માટે આ ઊંચાઈએ વધુ સમય જોઈએ, કારણ કે પાણી વધુ ઠંડું હોય છે.

ઓછા દબાણે ઇથેનોલનું નિસ્યંદન

ઇથેનોલને 0.5 atm, અથવા 380 mmHg, પર તેના અચળાંકો (A = 8.20417, B = 1642.89, C = 230.3) સાથે નિસ્યંદિત કરતાં મળે છે:

log₁₀(380) = 2.580 T = 1642.89 / (8.20417 − 2.580) − 230.3 = 61.8 °C (143.2°F)

ઇથેનોલ સામાન્ય રીતે 1 atm દબાણે 78 °C પર ઉકળે છે. ઓછા દબાણ હેઠળ તેને નીચા તાપમાને ઉકાળવાથી ઓછી ઊર્જા વપરાય છે અને નિસ્યંદન દરમિયાન ગરમી પ્રત્યે સંવેદનશીલ મિશ્રણો દાઝી જવાનું જોખમ ઘટે છે.

ટોલ્યુઇનનું શૂન્યાવકાશી નિસ્યંદન

પ્રયોગશાળાનો વેક્યૂમ પંપ દબાણ ઘટાડીને 50 mmHg, એટલે કે આશરે 0.066 atm, કરી શકે છે. ટોલ્યુઇનના અચળાંકો (A = 6.95464, B = 1344.8, C = 219.482) સાથે:

log₁₀(50) = 1.699 T = 1344.8 / (6.95464 − 1.699) − 219.482 = 36.4 °C (97.5°F)

ટોલ્યુઇન સામાન્ય રીતે 1 atm દબાણે 111 °C પર ઉકળે છે. શૂન્યાવકાશ હેઠળ તે માત્ર 36.4 °C પર ઉકળે છે, જેથી રસાયણશાસ્ત્રીઓ એવા ઉષ્માસંવેદનશીલ સંયોજનોને શુદ્ધ કરી શકે છે જે વધુ ગરમીથી વિઘટિત થઈ જાય.

ઉકળબિંદુની ગણતરીઓનો ઉપયોગ ક્યાં થાય છે

રાસાયણિક અને ઔષધીય કારખાનાં તેનો ઉપયોગ નિસ્યંદનનું આયોજન કરવા માટે કરે છે. નિસ્યંદન એટલે જુદા જુદા ઉકળબિંદુઓ દ્વારા પ્રવાહીઓને અલગ કરવાની પ્રક્રિયા. ઊંચાઈવાળા સ્થળે રસોઈ કરનારાઓ વાનગીઓમાં ફેરફાર કરે છે, કારણ કે ત્યાં પાણી નીચા તાપમાને ઉકળે છે. પ્રશીતન ઇજનેરો કાર્યકારી દબાણે ઉકળબિંદુને આધારે અંશતઃ પ્રશીતકો પસંદ કરે છે. વેક્યૂમ ઓવન અને ફ્રીઝ-ડ્રાયર પણ આ જ સિદ્ધાંત વાપરે છે: દબાણ ઘટાડવાથી પદાર્થમાંથી પાણી દૂર કરવા માટે જરૂરી તાપમાન ઘટે છે.

એન્ટોઇન સમીકરણ વિરુદ્ધ અન્ય પદ્ધતિઓ

એન્ટોઇન સમીકરણ ક્લોઝિયસ-ક્લેપેરોન સમીકરણ કહેવાતા વધુ મૂળભૂત સંબંધનું સરળીકૃત સ્વરૂપ છે, જેમાં પદાર્થની બાષ્પીકરણની ગુપ્ત ઉષ્મા જેવી વધારાની માહિતી જોઈએ છે. વેગ્નર સમીકરણ વધુ વિશાળ તાપમાન શ્રેણીને આવરી લે છે, પરંતુ તેને વધુ અચળાંકો જોઈએ છે. NIST વરાળ કોષ્ટકો પાણી માટે ખૂબ ચોક્કસ મૂલ્યો આપે છે, પરંતુ અન્ય કોઈ પદાર્થને આવરી લેતા નથી. સામાન્ય પ્રવાહીઓ માટેની મોટા ભાગની દૈનિક અને ઇજનેરી ગણતરીઓમાં એન્ટોઇન સમીકરણ સરળતા અને ચોકસાઈ વચ્ચે સારું સંતુલન આપે છે અને તેની ચકાસેલી શ્રેણીમાં સામાન્ય રીતે માપેલા મૂલ્યોથી 1–2%ની અંદર રહે છે.

વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો

હું પ્રવાહીનું ઉકળબિંદુ કેવી રીતે ગણું?

પદાર્થના એન્ટોઇન અચળાંકો (A, B અને C) શોધો અને mmHgમાં દબાણ P સાથે T = B / (A − log₁₀(P)) − C વાપરો. સામાન્ય પદાર્થો માટે ગણક આ આપમેળે કરે છે, અથવા વપરાશકર્તા દ્વારા દાખલ કરાયેલા અચળાંકોના કોઈપણ કસ્ટમ સમૂહ માટે પણ કરે છે.

પ્રમાણભૂત દબાણે પાણીનું ઉકળબિંદુ શું છે?

સમુદ્રસપાટીએ પ્રમાણભૂત વાતાવરણીય દબાણ એવા 1 atm, અથવા 760 mmHg, પર પાણી 100 °C (212°F) પર ઉકળે છે.

ઊંચાઈવાળા સ્થળે પાણી નીચા તાપમાને કેમ ઉકળે છે?

ઊંચાઈ વધે તેમ હવાનું દબાણ ઘટે છે. ઓછા દબાણનો અર્થ એ છે કે પાણીનું બાષ્પદબાણ આસપાસના દબાણ સુધી વહેલા, એટલે કે નીચા તાપમાને, પહોંચે છે. અંદાજે, ઊંચાઈમાં દરેક 285 મીટર (935 ફૂટ)ના વધારા માટે ઉકળબિંદુ લગભગ 1 °C ઘટે છે.

જુદા જુદા પ્રવાહીઓ જુદા જુદા તાપમાને કેમ ઉકળે છે?

ઉકળબિંદુ પ્રવાહીના અણુઓ એકબીજાને કેટલા મજબૂતાઈથી આકર્ષે છે તેના પર આધાર રાખે છે. પાણીમાં રહેલા હાઇડ્રોજન બંધ જેવા મજબૂત આંતરઅણુકીય બળ ધરાવતા પદાર્થોને આ બંધ તોડવા અને ઉકળવા માટે વધુ ઉષ્મીય ઊર્જા જોઈએ છે, તેથી તેમનું ઉકળબિંદુ હેક્સેન જેવા નબળાં બળ ધરાવતા પદાર્થો કરતાં ઊંચું હોય છે.

શું એન્ટોઇન સમીકરણ મિશ્રણો માટે કામ કરે છે?

ના. તે માત્ર શુદ્ધ પદાર્થો માટે લાગુ પડે છે. મિશ્રણો માટે રાઉલ્ટનો નિયમ અથવા પ્રવૃત્તિ-ગુણાંકના નમૂનાઓ જેવી જુદી પદ્ધતિઓ જોઈએ છે, કારણ કે દરેક ઘટક અન્ય ઘટકોના બાષ્પદબાણમાં ફેરફાર કરે છે.

એન્ટોઇન સમીકરણ કેટલું ચોક્કસ છે?

પદાર્થની ચકાસેલી તાપમાન શ્રેણીમાં તે સામાન્ય રીતે માપેલા ઉકળબિંદુઓ સાથે 1–2%ની અંદર મેળ ખાય છે. તે શ્રેણીની બહાર અથવા પદાર્થના ક્રાંતિક બિંદુની નજીક તેની ચોકસાઈ ઘટે છે, તેથી સૂચિબદ્ધ શ્રેણીની બહારનું પરિણામ સાવચેતીથી લેવું જોઈએ.