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Ebollizione

 

Descrizione

L'ebollizione è il fenomeno fisico in cui si ha vaporizzazione che coinvolge l'intera massa di un liquido. Sotto la temperatura di ebollizione, la vaporizzazione si ha invece solo sulla superficie del liquido, e viene detta evaporazione.

L'aeriforme che si forma durante l'ebollizione si addensa in ammassi detti "bolle", da cui il nome del fenomeno. Le bolle aerioformi costituiscono la fase dispersa, mentre il liquido circostante è detto fase continua.

L'ebollizione si verifica solo allo stato liquido e quando la tensione di vapore del liquido eguaglia la pressione atmosferica (o più in generale quella dell'ambiente circostante).

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.

All'aumentare della temperatura, siccome la tensione di vapore aumenta, si ha che, a parità di pressione, scaldando un liquido non in ebollizione lo si porta in ebollizione, mentre viceversa raffreddando un liquido in ebollizione, l'ebollizione cessa.

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 (calore latente).

 

Punto di ebollizione

La temperatura di ebollizione a una data pressione è una caratteristica di una sostanza pura o miscuglio, detta "punto di ebollizione", determinata dai valori di temperatura e pressione in cui coesistono le fasi liquida e aeriforme.

Quando la temperatura raggiunge il punto di ebollizione, iniziano a formarsi spontaneamente bolle di aeriforme all'interno della massa liquida, che salgono rapidamente alla superficie liberando il loro contenuto nell'ambiente 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 aeriforme, la sostanza o il miscuglio 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, la temperatura riprende a salire.

Occorre tenere presente che, come già detto, 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 (pressione pari a circa 1 atmosfera), 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.

 

L'elenco seguente è riferito alla pressione di 1 atm.; Temperature di ebollizione a pressione atmosferica ordinaria di alcune sostanze comuni (Tb):

- Acido nitrico: 359,15 K = 86°C;

- Acido solforico: 605,15 K = 332°C;

- Acqua di mare: 376,15 K = 103°C;

- Acqua distillata: 373,15 K = 100°C;

- Alcol etilico: 351,45 K = 78,3°C;

- Ammoniaca: 239,15 K = -34°C;

- Azoto: 77,15 K = -196°C;

- Benzene: 353,15 K = 80°C;

- Cloro: 239,15 K = -34°C;

- Essenza di trementina: 433,15 K = 160°C;

- Etere solforico: 308,15 K = 35°C;

- Ferro: 3273,15 K = 3000°C;

- Gallio: 2510,15 K = 2237°C;

- Glicerina: 563,15 K = 290°C;

- Grassi: 573,15 K = 300°C;

- Idrogeno: 20,15 K = -253°C;

- Mercurio: 630,15 K = 357°C;

- Metano: 111,15 K = -162°C;

- Olio di lino: 589,15 K = 316°C;

- Olio di oliva: 573,15 K = 300°C;

- Oro: 3081,15 K = 2808°C;

- Ossigeno: 90,15 K = -183°C;

- Paraffina: 573,15 K = 300°C;

- Sodio: 1173,15 K = 900°C;

- Solfuro di carbonio: 319,65 K = 46,5°C;

- Wolframio (o tungsteno): 5773,15 K = 5500°C.

 

Innalzamento ebullioscopico

Il punto di ebollizione varia in presenza di sostanze disciolti nel liquido in esame (ossia di un soluto).

La differenza tra il punto di ebollizione di una soluzione contenente appunto un soluto e quello del composto solvente puro è detta innalzamento ebullioscopico (di solito indicata con la sigla BPE, sigla inglese di Boiling Point Elevation).

L'innalzamento ebullioscopico è proporzionale alla molalità della soluzione (è una proprietà colligativa).

 

Voci correlate

- Distillazione;

- Fisica;

- Caldaia;

- Vaporizzazione;

 

Tratto da Wikipedia, elaborato e modificato.