Ebollizione
L'ebollizione è il fenomeno fisico in cui si ha vaporizzazione all'interno di un corpo liquido. Sotto la temperatura di ebollizione, la vaporizzazione si ha solo sulla superficie del liquido, e viene detta evaporazione.[1]
Il gas che si forma durante l'ebollizione si addensa in ammassi detti "bolle", da cui il nome del fenomeno[2]. Le bolle gassose costituiscono la fase dispersa, mentre il liquido circostante è detto fase continua.
L'ebollizione si verifica quando la tensione di vapore del liquido eguaglia la pressione atmosferica.
Siccome la tensione di vapore non è mai nulla, abbassando sufficientemente la pressione si può provocare l'ebollizione a temperature anche vicine al punto di congelamento. Per questo motivo, nello spazio esterno alla Terra non esistono corpi liquidi, se non racchiusi in atmosfere che esercitino una sufficiente pressione gravitazionale.
Viceversa, alzando la pressione a temperatura costante si interrompe l'ebollizione.
Siccome la tensione di vapore aumenta, all'aumentare della temperatura, si ha che, a parità di pressione, raffreddando un liquido in ebollizione, l'ebollizione cessa, mentre scaldando un liquido non in ebollizione, lo si porta in ebollizione. Tuttavia, continuando a scaldare un liquido già in ebollizione, se si mantiene costante la pressione, la temperatura non aumenta, in quanto tutto il calore somministrato viene assorbito dal fenomeno dell'ebollizione.
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Punto di ebollizione [modifica]
La temperatura di ebollizione a una data pressione è una caratteristica di una sostanza o miscuglio, detta "punto di ebollizione", determinata dai valori di temperatura e pressione in cui coesistono le fasi liquida e aeriforme di una sostanza.
Quando la temperatura raggiunge il punto di ebollizione, iniziano a formarsi spontaneamente bolle di gas all'interno della massa liquida, che salgono rapidamente alla superficie liberando il loro contenuto nell'aria soprastante, agitando il liquido in modo caratteristico: un liquido in ebollizione è infatti sede di moti convettivi molto forti dovuti alla spinta delle bolle per salire in superficie, ed è soggetto a forte rimescolamento.
Durante il passaggio da fase liquida a fase gassosa, la sostanza assorbe una certa quantità di calore per vincere le forze di attrazione che tengono uniti gli atomi o le molecole, e la temperatura rimane costante finché tutta la massa liquida non è evaporata. Questa quantità di calore ha un valore caratteristico per ciascuna sostanza e rappresenta il calore latente di vaporizzazione. Dopodiché, continuando a riscaldare, riprende a salire.
Occorre tenere presente che il punto di ebollizione varia a seconda della pressione esterna cui la sostanza è sottoposta; ad esempio l'affermazione che l'acqua bolle a 100 °C è vera solo al livello del mare, mentre ad esempio in montagna l'ebollizione avviene a una temperatura inferiore.
Nel caso dell'acqua pura, alcuni punti di ebollizione sono:
- A 10 kPa assoluti: 45.8 °C
- A pressione atmosferica (101.3 kPa assoluti) : 100 °C (per definizione della scala Celsius)
- A 200 kPa assoluti: 120.2 °C
La tabella seguente è riferita alla pressione di 1 atm. Il valore della pressione a cui si fa riferimento deve essere sempre specificato, in quanto la temperatura di ebollizione è funzione della pressione.
| Temperature di ebollizione a pressione atmosferica ordinaria |
Tb (K) | Tb (°C) |
|---|---|---|
| Acido nitrico | 359,15 | 86 |
| Acido solforico | 605,15 | 332 [3] |
| Acqua di mare | 376,15 | 103 |
| Acqua distillata | 373,15 | 100 |
| Alcol etilico | 351,45 | 78,3 |
| Ammoniaca | 239,15 | -34 |
| Azoto | 77,15 | -196 |
| Benzene | 353,15 | 80 |
| Cloro | 239,15 | -34 |
| Essenza di trementina | 433,15 | 160 |
| Etere solforico | 308,15 | 35 |
| Ferro | 3273,15 | 3000 |
| Gallio | 2510,15 | 2237 |
| Glicerina | 563,15 | 290 |
| Grassi | 573,15 | 300 |
| Idrogeno | 20,15 | -253 |
| Mercurio | 630,15 | 357 |
| Metano | 111,15 | -162 |
| Olio di lino | 589,15 | 316 |
| Olio di oliva | 573,15 | 300 |
| Oro | 3081,15 | 2808 |
| Ossigeno | 90,15 | -183 |
| Paraffina | 573,15 | 300 |
| Sodio | 1173,15 | 900 |
| Solfuro di carbonio | 319,65 | 46,5 |
| Wolframio (o tungsteno) | 5773,15 | 5500 |
Innalzamento ebullioscopico [modifica]
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Per approfondire, vedi Innalzamento ebullioscopico. |
Il punto di ebollizione varia in presenza di composti disciolti nel liquido in esame (ossia di un soluto). La differenza tra il punto di ebollizione di una soluzione e quello del composto solvente è detta innalzamento ebullioscopico e di solito indicata con la sigla BPE, acronimo inglese per Boiling Point Elevation.
L'innalzamento ebullioscopico è proporzionale alla molalità della soluzione (in altre parole, è una proprietà colligativa).
Note [modifica]
- ^ Rolla, op. cit., p. 98
- ^ Non sempre il contorno delle bolle è definito. Ad esempio, dal punto di vista impiantistico, esistono dei casi in cui l'ebollizione in tubi verticali è così spinta che il liquido ricopre le pareti del tubo e il vapore viaggia al centro di esso.
- ^ Dal Perry's Chemical Engineers' Handbook 7ª ed. (pagine 2.25-2.26) si legge che la Tb per l'acido solforico "nella sua usuale forma commerciale" è di 340 °C (temperatura alla quale si ha anche la sua decomposizione), la Tb dell'acido solforico monoidrato (ovvero H2SO4·H2O) è di 290 °C, mentre la Tb dell'acido solforico di-idrato (ovvero H2SO4·2H2O) è di 167 °C (negli ultimi due casi non si ha decomposizione).
Bibliografia [modifica]
- Luigi Rolla, Chimica e mineralogia. Per le Scuole superiori, 29a ed., Dante Alighieri, 1987.
- Robert Perry; Don W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook , 8a ed. (in inglese), McGraw-Hill, 2007. ISBN 0071422943
Voci correlate [modifica]
- Acqua
- Bollitore elettrico
- Bolla (fisica)
- Ebullioscopio
- Evaporazione
- Punto di fusione
- Punto triplo
- Regola di Trouton
- Transizione di fase
- Vaporizzazione
Collegamenti esterni [modifica]
- Ebollizione nel Tesauro della BNCF
- (EN) Absolute Boiling Point of the elements
