Задача про чай и сахар
реклама
Сравните: 1) температуру кипения чая без сахара и чая с сахаром; 2) температуру замерзания чая без сахара и чая с сахаром; 3) температуру кипения чая с сахаром и чая с таким же количеством соли. Обоснуйте свой ответ. Считайте количество заварки незначительным. Для решения задачи следует использовать закон Франсуа Мари Рауля, французского химика и физика, сформулированный в 1883 году. Этот закон позволяет ответить на все 3 части вопроса задачи. 1. Сравните температуру кипения чая без сахара и чая с сахаром. Из закона Рауля: что жидкость кипит при той температуре, при которой давление насыщенного пара становится равным внешнему давлению. Таким образом, температура кипения раствора нелетучего вещества всегда выше, чем температура кипения чистого растворителя при том же давлении. Вывод: температура кипения чая с сахаром выше, чем чая без сахара. Рассмотрим вторую часть вопроса: сравните температуру замерзания чая без сахара и чая с сахаром. Из закона Рауля: любая жидкость будет замерзать тогда, когда давление пара над ней сравнивается с давлением пара над твёрдой фазой (в случае воды – надо льдом). Таким образом, температура замерзания раствора будет ниже, чем температура замерзания чистого растворителя – воды. Вывод: температура замерзания чая с сахаром ниже, чем чая без сахара. Рассмотрим третью часть вопроса: температуру кипения чая с сахаром и чая с таким же количеством соли. Из закона Рауля: повышение температуры кипения разбавленных растворов нелетучих веществ не зависит от природы растворенного вещества и прямо пропорционально моляльной концентрации раствора. Моляльная концентрация – это количество молей растворенного вещества в 1000 г растворителя. Таким образом, температура кипения растворов будет зависеть от соотношения количеств веществ соли и сахара. Молярная масса соли 58,5 г, а сахара 342 г. В условии подразумевается, что массы соли и сахара одинаковы, тогда количество молей и моляльная концентрация, а если проще, то количество молекул в растворе, сахара меньше, а соли больше. Вывод: температура кипения чая с сахаром ниже, чем чая с солью. Приготовление охлаждающих смесей. При определённом соотношении воды (или снега) и некоторых неорганических солей можно получить низкие температуры, удерживающиеся в течение достаточно длительного времени. Например, смесь, состоящая из 100 г снега и 143 г CaCl2·6Н2О, позволяет получить температуру -55ºС. В воду, используемую в автомобильных радиаторах, для предотвращения её замерзания зимой добавляются антифризы – такие вещества как спирт, глицерин или этиленгликоль. Лед, намерзший на проезжей части дорог и на тротуарах, легко плавится, когда его посыпают поваренной солью или золой, что тоже основано на этом законе. Нужно помнить, что неумеренное применение в этих целях соли может вызвать засоление близлежащих водоёмов и почв на их берегах и экологические нарушения!
