एंटोइन समीकरण का उपयोग करके विभिन्न दबाव पर विभिन्न पदार्थों के उबालने के बिंदु की गणना करें। सामान्य रसायनों में से चुनें या सटीक परिणामों के लिए कस्टम पदार्थ पैरामीटर दर्ज करें।
एक उबालने का बिंदु कैलकुलेटर रसायनज्ञों, इंजीनियरों और वैज्ञानिकों के लिए एक आवश्यक उपकरण है जिन्हें विभिन्न दबाव स्थितियों के तहत एक तरल के वाष्प अवस्था में परिवर्तन के तापमान का निर्धारण करने की आवश्यकता होती है। किसी पदार्थ का उबालने का बिंदु वह तापमान है जिस पर उसका वाष्प दबाव आसपास के वायुमंडलीय दबाव के बराबर हो जाता है, जिससे तरल गैस में परिवर्तित हो जाता है। यह महत्वपूर्ण भौतिक विशेषता दबाव के साथ महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होती है—यह संबंध कई वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है। हमारा उपयोगकर्ता-अनुकूल उबालने का बिंदु कैलकुलेटर एंटोइन समीकरण का उपयोग करता है, जो एक अच्छी तरह से स्थापित गणितीय मॉडल है, विभिन्न पदार्थों के लिए विभिन्न दबाव स्थितियों में उबालने के बिंदुओं का सटीक पूर्वानुमान करने के लिए।
चाहे आप रासायनिक प्रक्रियाओं को डिज़ाइन कर रहे हों, आसवन संचालन की योजना बना रहे हों, या बस यह जानने की कोशिश कर रहे हों कि ऊँचाई खाना पकाने के तापमान को कैसे प्रभावित करती है, उबालने के बिंदुओं में भिन्नताओं को समझना महत्वपूर्ण है। यह कैलकुलेटर सामान्य पदार्थों जैसे पानी, एथेनॉल और एसीटोन के लिए सटीक उबालने के बिंदु के पूर्वानुमान प्रदान करता है, जबकि आपको ज्ञात एंटोइन समीकरण पैरामीटर के साथ कस्टम पदार्थों को इनपुट करने की अनुमति भी देता है।
किसी पदार्थ का उबालने का बिंदु वह तापमान है जिस पर उसका वाष्प दबाव बाहरी दबाव के बराबर होता है। इस बिंदु पर, तरल के भीतर वाष्प के बुलबुले बनते हैं और सतह पर उठते हैं, जिससे हम जो परिचित उबालते हैं वह दिखाई देता है। कई कारक किसी पदार्थ के उबालने के बिंदु को प्रभावित करते हैं:
दबाव और उबालने के बिंदु के बीच का संबंध विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, पानी मानक वायुमंडलीय दबाव (1 atm या 760 mmHg) पर 100°C (212°F) पर उबलता है, लेकिन उच्च ऊंचाई पर पाए जाने वाले कम दबाव पर, यह काफी कम तापमान पर उबलता है।
एंटोइन समीकरण एक अर्ध-व्युत्पन्न सूत्र है जो शुद्ध घटकों के लिए वाष्प दबाव को तापमान से संबंधित करता है। यह हमारे उबालने के बिंदु कैलकुलेटर की गणितीय नींव है और इसे इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:
जहाँ:
किसी दिए गए दबाव पर उबालने के बिंदु की गणना करने के लिए, हम समीकरण को तापमान के लिए हल करने के लिए पुनर्व्यवस्थित करते हैं:
प्रत्येक पदार्थ के अद्वितीय एंटोइन स्थिरांक होते हैं जो प्रयोगात्मक माप के माध्यम से निर्धारित किए गए हैं। ये स्थिरांक आमतौर पर विशिष्ट तापमान रेंज के भीतर मान्य होते हैं, यही कारण है कि हमारे कैलकुलेटर में उन परिणामों के लिए चेतावनियाँ शामिल हैं जो अनुशंसित रेंज के बाहर होते हैं।
हमारा कैलकुलेटर सहज और सरल होने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अपने इच्छित पदार्थ के उबालने के बिंदु की गणना करने के लिए इन चरणों का पालन करें:
कैलकुलेटर प्रदान करता है:
उन उपयोगकर्ताओं के लिए जो अंतर्निहित गणित में रुचि रखते हैं, कैलकुलेटर में "उन्नत विकल्प" टॉगल शामिल है जो एंटोइन समीकरण को प्रदर्शित करता है और यह समझाता है कि इसे गणना में कैसे उपयोग किया जाता है।
सटीक उबालने के बिंदु की गणनाएँ कई क्षेत्रों और अनुप्रयोगों में आवश्यक हैं:
उच्च ऊंचाई पर पानी (5,000 फीट):
औद्योगिक एथेनॉल आसवन:
प्रयोगशाला वैक्यूम आसवन का टोल्यून:
हालांकि एंटोइन समीकरण अपनी सरलता और सटीकता के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उबालने के बिंदुओं की गणना के लिए अन्य विधियाँ शामिल हैं:
प्रत्येक दृष्टिकोण के अपने लाभ हैं, लेकिन एंटोइन समीकरण अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए सरलता और सटीकता का उत्कृष्ट संतुलन प्रदान करता है, यही कारण है कि इसे हमारे कैलकुलेटर में लागू किया गया है।
दबाव के साथ उबालने के बिंदुओं के संबंध को समझने में सदियों से महत्वपूर्ण विकास हुआ है:
17वीं शताब्दी में, वैज्ञानिकों जैसे रॉबर्ट बॉयल ने यह अध्ययन करना शुरू किया कि कैसे दबाव गैसों और तरल पदार्थों की विशेषताओं को प्रभावित करता है। डेनिस पापिन का प्रेशर कुकर का आविष्कार 1679 में यह प्रदर्शित करता है कि दबाव बढ़ाने से पानी के उबालने के बिंदु को बढ़ाया जा सकता है, जिससे तेजी से खाना पकाने की अनुमति मिलती है।
19वीं शताब्दी में, वैज्ञानिकों ने साड़ी कार्नोट, रुडोल्फ क्लॉज़ियस, और विलियम थॉमसन (लॉर्ड केल्विन) ने थर्मोडायनामिक्स के मौलिक कानूनों का विकास किया, जिसने उबालने जैसे चरण संक्रमणों को समझने के लिए एक सैद्धांतिक ढाँचा प्रदान किया।
1888 में, फ्रांसीसी इंजीनियर लुई चार्ल्स एंटोइन ने अपने नाम पर समीकरण प्रकाशित किया, जिसने वाष्प दबाव और तापमान के बीच एक सरल लेकिन प्रभावी गणितीय संबंध प्रदान किया। यह अर्ध-व्युत्पन्न सूत्र जल्दी से रासायनिक इंजीनियरिंग और भौतिक रसायन विज्ञान में एक मानक उपकरण बन गया।
20वीं शताब्दी में, शोधकर्ताओं ने हजारों पदार्थों के लिए एंटोइन स्थिरांकों का व्यापक डेटाबेस संकलित किया। आधुनिक गणनात्मक विधियों ने इन मूल्यों को और परिष्कृत किया है और समीकरण की प्रयोज्यता को व्यापक तापमान और दबाव रेंज में बढ़ाया है।
आज, एंटोइन समीकरण वाष्प-तरल संतुलन गणनाओं का एक प्रमुख आधार बना हुआ है, जो औद्योगिक आसवन से लेकर पर्यावरणीय मॉडलिंग तक के अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।
यहाँ विभिन्न प्रोग्रामिंग भाषाओं में एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबालने के बिंदु की गणनाएँ करने के उदाहरण दिए गए हैं:
1' Excel VBA फ़ंक्शन उबालने के बिंदु की गणना के लिए
2Function CalculateBoilingPoint(A As Double, B As Double, C As Double, Pressure As Double) As Double
3 ' एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबालने के बिंदु की गणना करें
4 ' दबाव mmHg में होना चाहिए
5 CalculateBoilingPoint = B / (A - Log(Pressure) / Log(10)) - C
6End Function
7
8' उदाहरण उपयोग:
9' पानी के स्थिरांक: A=8.07131, B=1730.63, C=233.426
10' =CalculateBoilingPoint(8.07131, 1730.63, 233.426, 760) ' परिणाम: 100.0°C पर 1 atm
111import math
2
3def calculate_boiling_point(a, b, c, pressure_mmhg):
4 """
5 एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबालने के बिंदु की गणना करें।
6
7 पैरामीटर:
8 a, b, c: पदार्थ के लिए एंटोइन स्थिरांक
9 pressure_mmhg: mmHg में दबाव
10
11 लौटाता है:
12 सेल्सियस में उबालने का बिंदु
13 """
14 return b / (a - math.log10(pressure_mmhg)) - c
15
16# मानक दबाव (760 mmHg) पर पानी के लिए उदाहरण
17water_constants = {"A": 8.07131, "B": 1730.63, "C": 233.426}
18pressure = 760 # 1 atm = 760 mmHg
19
20boiling_point = calculate_boiling_point(
21 water_constants["A"],
22 water_constants["B"],
23 water_constants["C"],
24 pressure
25)
26
27print(f"पानी {boiling_point:.2f}°C पर {pressure} mmHg पर उबलता है")
281function calculateBoilingPoint(a, b, c, pressureMmHg) {
2 // एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबालने के बिंदु की गणना करें
3 // सेल्सियस में तापमान लौटाता है
4 return b / (a - Math.log10(pressureMmHg)) - c;
5}
6
7// तापमान इकाइयों के बीच रूपांतरण
8function convertTemperature(temp, fromUnit, toUnit) {
9 // पहले सेल्सियस में रूपांतरित करें
10 let tempInC;
11
12 switch (fromUnit) {
13 case 'C':
14 tempInC = temp;
15 break;
16 case 'F':
17 tempInC = (temp - 32) * 5/9;
18 break;
19 case 'K':
20 tempInC = temp - 273.15;
21 break;
22 }
23
24 // फिर सेल्सियस से लक्षित इकाई में रूपांतरित करें
25 switch (toUnit) {
26 case 'C':
27 return tempInC;
28 case 'F':
29 return (tempInC * 9/5) + 32;
30 case 'K':
31 return tempInC + 273.15;
32 }
33}
34
35// विभिन्न दबावों पर पानी के लिए उपयोग का उदाहरण
36const waterConstants = { A: 8.07131, B: 1730.63, C: 233.426 };
37const standardPressure = 760; // mmHg
38const highAltitudePressure = 630; // mmHg (लगभग 5000 फीट ऊँचाई)
39
40const boilingPointAtSeaLevel = calculateBoilingPoint(
41 waterConstants.A,
42 waterConstants.B,
43 waterConstants.C,
44 standardPressure
45);
46
47const boilingPointAtAltitude = calculateBoilingPoint(
48 waterConstants.A,
49 waterConstants.B,
50 waterConstants.C,
51 highAltitudePressure
52);
53
54console.log(`पानी समुद्र स्तर पर ${boilingPointAtSeaLevel.toFixed(2)}°C पर उबलता है`);
55console.log(`पानी उच्च ऊंचाई पर ${boilingPointAtAltitude.toFixed(2)}°C पर उबलता है`);
56console.log(`यह ${convertTemperature(boilingPointAtAltitude, 'C', 'F').toFixed(2)}°F है`);
571public class BoilingPointCalculator {
2 /**
3 * एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबालने के बिंदु की गणना करें
4 *
5 * @param a एंटोइन स्थिरांक A
6 * @param b एंटोइन स्थिरांक B
7 * @param c एंटोइन स्थिरांक C
8 * @param pressureMmHg mmHg में दबाव
9 * @return सेल्सियस में उबालने का बिंदु
10 */
11 public static double calculateBoilingPoint(double a, double b, double c, double pressureMmHg) {
12 return b / (a - Math.log10(pressureMmHg)) - c;
13 }
14
15 /**
16 * विभिन्न इकाइयों के बीच दबाव को रूपांतरित करें
17 *
18 * @param pressure रूपांतरित करने के लिए दबाव मान
19 * @param fromUnit स्रोत इकाई ("atm", "mmHg", "kPa", "psi", "bar")
20 * @param toUnit लक्षित इकाई
21 * @return रूपांतरित दबाव मान
22 */
23 public static double convertPressure(double pressure, String fromUnit, String toUnit) {
24 // mmHg में रूपांतरण कारक
25 double mmHg = 0;
26
27 // पहले mmHg में रूपांतरित करें
28 switch (fromUnit) {
29 case "mmHg": mmHg = pressure; break;
30 case "atm": mmHg = pressure * 760; break;
31 case "kPa": mmHg = pressure * 7.50062; break;
32 case "psi": mmHg = pressure * 51.7149; break;
33 case "bar": mmHg = pressure * 750.062; break;
34 }
35
36 // लक्षित इकाई में mmHg से रूपांतरित करें
37 switch (toUnit) {
38 case "mmHg": return mmHg;
39 case "atm": return mmHg / 760;
40 case "kPa": return mmHg / 7.50062;
41 case "psi": return mmHg / 51.7149;
42 case "bar": return mmHg / 750.062;
43 }
44
45 return 0; // यहाँ नहीं पहुँचना चाहिए
46 }
47
48 public static void main(String[] args) {
49 // पानी के लिए एंटोइन स्थिरांक
50 double a = 8.07131;
51 double b = 1730.63;
52 double c = 233.426;
53
54 // विभिन्न दबावों पर उबालने के बिंदु की गणना करें
55 double standardPressure = 1.0; // atm
56 double standardPressureMmHg = convertPressure(standardPressure, "atm", "mmHg");
57 double boilingPoint = calculateBoilingPoint(a, b, c, standardPressureMmHg);
58
59 System.out.printf("पानी %.2f°C पर %.2f atm (%.2f mmHg) पर उबलता है%n",
60 boilingPoint, standardPressure, standardPressureMmHg);
61
62 // कम दबाव (उच्च ऊंचाई) पर उबालने के बिंदु की गणना करें
63 double reducedPressure = 0.8; // atm
64 double reducedPressureMmHg = convertPressure(reducedPressure, "atm", "mmHg");
65 double reducedBoilingPoint = calculateBoilingPoint(a, b, c, reducedPressureMmHg);
66
67 System.out.printf("उच्च ऊंचाई (0.8 atm) पर पानी %.2f°C पर उबलता है%n",
68 reducedBoilingPoint);
69 }
70}
711#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <string>
4
5// एंटोइन समीकरण का उपयोग करके उबालने के बिंदु की गणना करें
6double calculateBoilingPoint(double a, double b, double c, double pressureMmHg) {
7 return b / (a - log10(pressureMmHg)) - c;
8}
9
10// इकाइयों के बीच तापमान रूपांतरित करें
11double convertTemperature(double temp, const std::string& fromUnit, const std::string& toUnit) {
12 // पहले सेल्सियस में रूपांतरित करें
13 double tempInC;
14
15 if (fromUnit == "C") {
16 tempInC = temp;
17 } else if (fromUnit == "F") {
18 tempInC = (temp - 32.0) * 5.0 / 9.0;
19 } else if (fromUnit == "K") {
20 tempInC = temp - 273.15;
21 } else {
22 throw std::invalid_argument("अमान्य तापमान इकाई");
23 }
24
25 // फिर लक्षित इकाई में रूपांतरित करें
26 if (toUnit == "C") {
27 return tempInC;
28 } else if (toUnit == "F") {
29 return (tempInC * 9.0 / 5.0) + 32.0;
30 } else if (toUnit == "K") {
31 return tempInC + 273.15;
32 } else {
33 throw std::invalid_argument("अमान्य तापमान इकाई");
34 }
35}
36
37int main() {
38 // पानी के लिए एंटोइन स्थिरांक
39 double a = 8.07131;
40 double b = 1730.63;
41 double c = 233.426;
42
43 // मानक दबाव पर उबालने के बिंदु की गणना करें
44 double standardPressure = 760.0; // mmHg (1 atm)
45 double boilingPoint = calculateBoilingPoint(a, b, c, standardPressure);
46
47 std::cout << "पानी " << boilingPoint << "°C पर मानक दबाव (760 mmHg) पर उबलता है" << std::endl;
48
49 // कम दबाव पर उबालने के बिंदु की गणना करें
50 double reducedPressure = 500.0; // mmHg
51 double reducedBoilingPoint = calculateBoilingPoint(a, b, c, reducedPressure);
52
53 std::cout << "पानी " << reducedBoilingPoint << "°C पर कम दबाव (500 mmHg) पर उबलता है" << std::endl;
54 std::cout << "यह " << convertTemperature(reducedBoilingPoint, "C", "F") << "°F है" << std::endl;
55
56 return 0;
57}
58पानी मानक वायुमंडलीय दबाव (1 atm या 760 mmHg) पर 100°C (212°F) पर उबलता है। यह तापमान स्केल और खाना पकाने के निर्देशों में संदर्भ बिंदु के रूप में अक्सर उपयोग किया जाता है।
उच्च ऊँचाई पर, वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है, जिससे तरल पदार्थों के उबालने के बिंदु कम हो जाते हैं। पानी के लिए, उबालने का बिंदु लगभग 1°C प्रति 285 मीटर (935 फीट) की ऊँचाई पर घटता है। यही कारण है कि उच्च ऊँचाई पर खाना पकाने के समय को समायोजित करने की आवश्यकता होती है।
विभिन्न तरल पदार्थों के उबालने के बिंदु अणु संरचना, अणु भार, और अंतःआणविक बलों की ताकत में भिन्नताओं के कारण होते हैं। मजबूत अंतःआणविक बल वाले पदार्थ (जैसे पानी में हाइड्रोजन बंधन) को गैस चरण में अणुओं को अलग करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिससे उच्च उबालने के बिंदु होते हैं।
एंटोइन स्थिरांक (A, B, और C) प्रयोगात्मक माप के माध्यम से निर्धारित किए गए विशेष पदार्थों के लिए वाष्प दबाव को तापमान से संबंधित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले अनुभवजन्य पैरामीटर हैं। इन्हें विभिन्न तापमान पर वाष्प दबाव के प्रयोगात्मक माप के माध्यम से निर्धारित किया जाता है, उसके बाद डेटा को एंटोइन समीकरण में फिट करने के लिए रिग्रेशन विश्लेषण किया जाता है।
बुनियादी एंटोइन समीकरण केवल शुद्ध पदार्थों पर लागू होता है। मिश्रणों के लिए, विभिन्न घटकों के बीच इंटरैक्शन को ध्यान में रखने के लिए अधिक जटिल मॉडल जैसे राउल्ट का नियम या गतिविधि गुणांक मॉडल की आवश्यकता होती है। हमारा कैलकुलेटर शुद्ध पदार्थों के लिए डिज़ाइन किया गया है।
उबाल तब होता है जब एक तरल का वाष्प दबाव बाहरी दबाव के बराबर होता है, जिससे तरल के भीतर बुलबुले बनते हैं। वाष्पीकरण केवल तरल की सतह पर होता है और किसी भी तापमान पर हो सकता है। उबाल एक विशिष्ट तापमान (उबालने के बिंदु) पर होता है जो दिए गए दबाव के लिए होता है।
एंटोइन समीकरण आमतौर पर प्रत्येक पदार्थ के लिए निर्दिष्ट तापमान रेंज के भीतर प्रयोगात्मक मानों के 1-2% के भीतर सटीकता प्रदान करता है। इन रेंज के बाहर, सटीकता कम हो सकती है। अत्यधिक उच्च दबाव या तापमान के निकट महत्वपूर्ण बिंदुओं पर, राज्य के अधिक जटिल समीकरणों की सिफारिश की जाती है।
एंटोइन समीकरण मध्यम दबाव रेंज के भीतर सबसे अच्छा काम करता है। अत्यधिक उच्च दबाव (महत्वपूर्ण दबाव के निकट) या बहुत कम दबाव (गहरे वैक्यूम) पर, समीकरण सटीकता खो सकता है। हमारे कैलकुलेटर आपको चेतावनी देगा जब परिणाम पूर्वनिर्धारित पदार्थों के लिए अनुशंसित रेंज के बाहर हों।
एंटोइन समीकरण का मानक रूप सेल्सियस (°C) में तापमान और mmHg में दबाव का उपयोग करता है। यदि आपके स्थिरांक विभिन्न इकाइयों पर आधारित हैं, तो उन्हें समीकरण में उपयोग करने से पहले रूपांतरित करने की आवश्यकता होती है।
उबालने का बिंदु वह तापमान है जिस पर किसी पदार्थ का वाष्प दबाव बाहरी दबाव के बराबर होता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, वाष्प दबाव बढ़ता है। जब वाष्प दबाव आसपास के दबाव के बराबर हो जाता है, तो उबाल होता है। यह संबंध ठीक वही है जो एंटोइन समीकरण वर्णन करता है।
एंटोइन, सी. (1888). "Tensions des vapeurs: nouvelle relation entre les tensions et les températures." Comptes Rendus des Séances de l'Académie des Sciences. 107: 681–684, 778–780, 836–837.
पोलिंग, बी.ई., प्रॉज़निट्ज, जे.एम., & ओ'कॉनल, जे.पी. (2001). The Properties of Gases and Liquids (5वां संस्करण). मैकग्रा-हिल।
स्मिथ, जे.एम., वैन नेस, एच.सी., & एबॉट, एम.एम. (2005). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (7वां संस्करण). मैकग्रा-हिल।
NIST रसायन विज्ञान वेबबुक, SRD 69। राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान। https://webbook.nist.gov/chemistry/
यॉज़, सी.एल. (2003). Yaws' Handbook of Thermodynamic and Physical Properties of Chemical Compounds. नॉवेल।
रीड, आर.सी., प्रॉज़निट्ज, जे.एम., & पोलिंग, बी.ई. (1987). The Properties of Gases and Liquids (4वां संस्करण). मैकग्रा-हिल।
ग्मेहलिंग, जे., कोल्बे, बी., क्लेबर, एम., & रेरी, जे. (2012). Chemical Thermodynamics for Process Simulation. विली-वीसीएच।
अब जब आप उबालने के बिंदुओं के पीछे के विज्ञान और हमारे कैलकुलेटर के काम करने के तरीके को समझते हैं, तो आप अपने विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए सटीक पूर्वानुमान करने के लिए तैयार हैं। चाहे आप थर्मोडायनामिक्स के बारे में सीख रहे छात्र हों, रासायनिक प्रक्रियाओं को डिज़ाइन कर रहे पेशेवर इंजीनियर हों, या वैज्ञानिक अवधारणाओं का अन्वेषण कर रहे जिज्ञासु मन हों, हमारा उबालने का बिंदु कैलकुलेटर आपको आवश्यक सटीकता और लचीलापन प्रदान करता है।
बस अपने पदार्थ का चयन करें (या कस्टम एंटोइन स्थिरांक दर्ज करें), दबाव की स्थितियाँ निर्दिष्ट करें, और तुरंत गणना किया गया उबालने का बिंदु देखें साथ ही दबाव-तापमान संबंध का एक सहायक दृश्य। कैलकुलेटर का सहज इंटरफ़ेस जटिल गणनाओं को सभी के लिए सुलभ बनाता है, चाहे उनकी तकनीकी पृष्ठभूमि कुछ भी हो।
आज ही दबाव और उबालने के बिंदुओं के बीच के आकर्षक संबंध की खोज शुरू करें!
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