만약 누군가가 평평한 표면과 실온에서 약 5ml의 94 % 순수 에탄올을 붓는 데 걸리는 시간은 대략 얼마입니까? 증발?
편집 : 다른 말로, 소량 (약 5ml)의 순수 알코올을 테이블과 같은 표면에 부을 때 증발하는 데 걸리는 시간을 대략적으로 아는 것입니다. 15 초 / 30 초 / 2 분 정도 걸리나요?
댓글
- 실험에 대한 배경이 있습니까 (예 : ' 이상적인 안경 클리너 등을 만들려고 노력하고 있습니까? 다른 사람이 더 나은 답변을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그렇지 않으면 집에서 순도가 낮은 에탄올로 이것을 시도하고 외삽 할 수 있는지 확인할 수 있습니다.
- 표면은 무엇입니까? 표면이 에탄올에 젖을 수 있습니까? 얇은 층의 증발 시간은 층 두께 / 비 표면적에 크게 좌우됩니다. 에탄올은 상대적으로 비열 용량이 낮고 증기압이 높기 때문에 물에 대해 매우 빠르게 증발합니다.
- 기본적으로 적은 양에 걸리는 시간을 대략적으로 아는 것입니다 ( 약 5ml)의 순수 알코올을 테이블과 같은 표면에 부으면 증발합니다. 15 초 / 30 초 / 2 분 정도 걸리나요?
- Google for " 증발 번호 " 및 정의
- bayblab.blogspot.jp/2009/01/ …
답변
다른 말로하면 대략 얼마나 소량 (약 5ml)의 순수 알코올을 테이블과 같은 표면에 부으면 증발하는 데 걸리는 시간입니다. 약 15 초 / 30 초 / 2 분 소요 되나요?
더 간단하고 빠르게 필요한 시간을 예측하는 것보다 실험을 수행하십시오.
운동 분자 이론 는 액체가 끓는점보다 낮은 온도에서 증발하는 이유를 설명합니다. 모든 온도에서 액체의 분자는 볼츠만 분포 로 설명되는 다양한 운동 에너지를 갖습니다. 분자의 일부는 기체 상태로 빠져 나가기에 충분한 운동 에너지를 가지고 있습니다. 이 분자는 액체의 증기압 에 기여합니다. 온도가 증가함에 따라 더 많은 분자가 가스 임계 값을 초과하고 증기압이 증가합니다. 증기압이 증가함에 따라.
폐쇄 시스템에서 평형 은 액체 대 증기의 변하지 않는 비율로 설정됩니다. 분자는 액체와 증기 사이에서 교환되지만 상대적인 양은 일정하게 유지됩니다. 당신이 묘사하는 표면은 닫혀 있지 않습니다. 증기 분자는 확산이나 대류에 의해 멀어 질 수 있습니다. 평형이 파괴되고 Le Châtelier의 원리 는 평형이 보상을 위해 이동한다고 알려줍니다. 더 많은 에탄올 분자가 빠져 나 갈수록 더 많은 에탄올 분자가 사라질 때까지이를 대체하기 위해 증발합니다. 다음 방정식에서 $ K $는 평형 상수, $ p $는 에탄올 증기의 분압 (증기압), [$ \ ce {C2H6O} $]는 에탄올의 농도입니다. 액체.
$$ \ ce {C2H6O (l) < = > C2H6O (g)} $ $ $$ K = \ frac {p _ {\ ce {C6H6O}}} {[\ ce {C2H6O}]} $$
균형 (빠름)을 설정 한 후 증발은 아마도 기체 상태의 에탄올 분자가 멀리 확산되는 것입니다. 기체 입자의 평균 운동 에너지는 질량 ($ m $, kg 단위) 및 근의 함수로 표현할 수 있습니다. 평균 제곱 속도 ($ v ^ 2_ \ text {rms} $)와 온도 ($ T $, 켈빈) 곱하기 볼츠만 상수 ($ k_ \ text {B} = 1.38 \ times 10 ^ {-23} \ frac {\ text {J}} {\ text {K}} $). rms 속도에 대한 공식을 유도 할 수 있습니다.
$$ \ overline {E_ \ text {k}} = \ frac {1} {2} mv ^ 2_ \ text {rms} $$ $$ \ 윗줄 {E_ \ text {k}} = \ frac {3} {2} k_ \ text {B} T $$ $$ v ^ 2_ \ text {rms} = \ frac {3k_ \ text {B} T} { m} $$ $$ v_ \ text {rms} = \ sqrt {\ frac {3k_ \ text {B} T} {m}} $$
에탄올 입자가 빠져 나가는 속도를 계산할 수 있습니다. 임의의 거리를 설정하면 (1 미터이면 좋을 것입니다), 한 입자가 해당 거리를 이동하는 데 걸리는 시간 (평균)을 계산할 수 있습니다. 평형 상수를 알면 액체 위에있는 증기의 양을 확인한 다음 이동하는 데 걸리는 시간을 계산할 수 있습니다.
하지만 평형 상수를 어떻게 알 수 있을까요? 온도에 따라 다릅니다! 아래 방정식에서 $ \ Delta G ^ \ circ_ \ text {vap} $ 값은 표준 열역학 상태에서 에탄올 기화의 자유 에너지 변화입니다.$ R $는 이상 기체 상수입니다.
$$ K = \ mathrm {e} ^ {-\ frac {\ Delta G ^ \ circ_ \ text {vap}} {RT}} $$
위 모델 평균 자유 경로 , 증발이 흡열이라는 사실 (액체가 증발함에 따라 냉각되고 증기압이 시간에 따라 감소 함을 의미 함), 온도 및 표면의 열용량은 처음에 액체가 사용할 수있는 운동 에너지의 양을 결정하며 주변에있는 기류의 양은 확산보다 훨씬 빠르게 증기를 멀리 이동시킵니다.
완전한 모델에는 다음 사항이 고려됩니다.
상수
- 볼츠만 상수
- 이상 기체 상수
- 에탄올 기화의 자유 에너지 변화 (실제로 일정하지는 않지만 온도에 따라 약간만 변함) 범위)
- 온도에 따른 에탄올의 증기압
- 에탄올 분자의 질량
- 표면의 열용량
변수
- 공기 온도
- 에탄올의 양
- 표면 온도
- 대기압 (평균 자유 경로 수정에 필요)
- 기류의 속도
원칙적으로 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 진지한 미적분학 없이는 최고의 답을 얻을 수 없습니다. 실제로 실험을 수행하는 것이 더 빠를 것입니다 (자주하는 경우). 우리는 종종 과학이 경험적이라는 사실을 잊습니다.
주석
- -1은 평형 열역학을 운동 과정에 대한 질문에 혼합하기위한 것입니다. 끔찍함
- 요점은 실험이 사소한 반면 이론적 예측이 어렵다는 것을 입증하는 것이 었습니다.
답변
본질적으로 무작위입니다.
어디에서나 공기 이동은 본질적으로 무작위이며 더 큽니다. 샘플 위의 기류가 더 빨리 증발합니다. 실험을합니다. $ 5 ~ \ mathrm {ml} $ 샘플 두 개를 동시에 흘리고 둘 중 하나에 불어서 얼마나 빨리 증발하는지 확인하세요.
훨씬 더 자세한 답변은 벤의 찬성 !