
【機】 boiling point elevation
boiling point
【化】 boiling point
【醫】 boiling point
ascend; climb; go up; mount up; move up; raise; rise
【醫】 elevation
【經】 upswing
沸點上升(Boiling Point Elevation)是溶液的熱力學性質之一,指在純溶劑中加入難揮發性溶質後,溶液沸點高于純溶劑沸點的現象。其核心機制源于溶質粒子對溶劑蒸氣壓的抑制作用。根據拉烏爾定律,溶液的蒸氣壓下降導緻達到标準大氣壓所需溫度升高。
該現象遵循定量公式: $$ ΔT_b = K_b cdot m cdot i $$ 其中ΔT_b為沸點升高值,K_b為溶劑的沸點升高常數,m為溶液的質量摩爾濃度,i為範特霍夫因子(反映溶質解離程度)。例如水的K_b值為0.512°C·kg/mol,1mol/kg的NaCl溶液沸點約升高1.04°C。
在工業領域,該原理被廣泛應用于:
該術語對應的英文"boiling point elevation"最早見于1884年範特霍夫關于稀溶液理論的研究論文。現代教材普遍将其歸入依數性(colligative properties)範疇,強調該現象僅與溶質粒子數量相關,而與化學性質無關。
沸點上升是指溶液中加入非揮發性溶質後,其沸點高于純溶劑的現象。這一現象屬于溶液的依數性,即其變化程度僅與溶質粒子數量有關,而與溶質種類無關。
蒸氣壓下降
當非揮發性溶質(如鹽)加入溶劑(如水)時,溶質粒子占據溶液表面,減少溶劑分子逸出,導緻溶液蒸氣壓低于純溶劑。純溶劑的沸點是蒸氣壓等于外界壓力時的溫度,而溶液需升溫至更高溫度才能使蒸氣壓重新達到外界壓力,從而産生沸點上升。
定量關系
沸點升高的值(ΔTb)可通過公式計算:
$$
ΔT_b = K_b cdot b
$$
其中:
在工業蒸發過程中,鹽溶液的沸點升高會導緻能量消耗增加。例如,氯化鈉飽和溶液的沸點比純水高約9℃,需更高溫度或壓力才能蒸發,影響設備設計和運行效率。
以上内容綜合了物理化學原理及實際應用,如需進一步了解公式推導或具體案例,可參考相關文獻。
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