تاثیر فشار و ناخالصی روی نقطه جوش، ذوب و انجماد

اگر نقطه جوش نرمال مایعی بالا باشد مایع در اثر گرما تجزیه می شود، می توان با کاهش فشار آن در دماهای پایین به جوش آورد. از این روش برای تقطیر مایعات در خلاء استفاده می شود. مثلاً با کاهش فشار تا ۰٫۰۱۲۱ اتمسفر می تران نقطه جوش ۱۰ درجه سانتیگراد که به طور قابل ملاحظه پایین تر از دمای معمولی است رساند. با کاهش فشار می توان آب غیر ضروری بسیاری از فراورده های غذایی را خارج کرده و آن ها را تغلیظ کرد. در این روش دمای فرآورده مورد نظر به دمایی که ممکن است.

اثر ناخالصی در نقطه‌ی جوش :

اثر ناخالصی باعث افزایش نقطه ی جوش می شود زیرا با ناخالصی مایع دیرتر جوش می آید. برای مثال در تابستان ها برای اینکه آب رادیاتور دیرتر جوش بیاید در آب آن کمی ضد جوش می ریزند که این کار موجب می شود آب دیر تر جوش بیاید و به ماشین آسیب نرسد. به عنوان مثال افزایش نمک در آب باعث افزایش نقطه جوش آن می‏ شود و بدین ترتیب می‏ توان نقطه جوش آب را به بالای ۱۰۰ درجه افزایش داد.

اثرناخالصی روی نقطه جوش دو حالت دارد :

۱) اگر ناخالصی غیرفرار باشد (مانند نمک) همواره نقطه جوش را بالا می برد.

۲) اگر ناخالصی فرار باشد (مانند الکل) گاهی باعث افزایش و گاهی باعث کاهش نقطه جوش می شود.

نقطه ذوب:

نقطه ذوب یکی از خواص فیزیکی اجسام به شمار می رود و درجه حرارتی است که در آن درجه جسم جامد به مایع تبدیل می شود یا به عبارت دیگر درجه حرارتی است که در آن درجه فشار بخار جامد با فشار بخار مایع برابر است. در واقع ذوب تغییر از ترتیب خیلی منظم ذرات در شبکه کریستالی به ترتیب خیلی اتفاقی که مشخصه یک مایع است می‌باشد. وقتی که درجه حرارت به حدی می رسد که در آن انرژی حرارتی ذرات به نیروهای درون کریستالی فائق شود جسم شروع به ذوب شدن می کند.

در مورد ترکیبات غیر یونی نقطه ذوب پایین است زیرا نیروهای بین مولکولی در مقایسه با نیروهای بین یونی ضعیف می باشند. در درجه حرارت ذوب حالت جامد و حالت مایع جسم با هم در حال تعادل هستند و برای یک جسم خالص در تمام مدت ذوب درجه حرارت ثابت می باشد. هنگامی که به جسم جامد حرارت داده می شود افزایش حرارت باعث بالا رفتن درجه حرارت آن می شود تا اینکه اولین ذره آن ذوب شود از این لحظه به بعد گرمای داده شده صرف ذوب شدن جسم جامد می شود و تا آخرین ذره جسم جامد باقی است، درجه حرارت بالا نمی رود که این درجه حرارت ذوب می باشد.

اگر حرارت دور شود درجه حرارت پایین نمی آید تا این که تمام مایع به جامد تبدیل شود( منجمد شود).  بنابراین نقطه ذوب و نقطه انجماد یک جسم خالص یکسان است. پس از ذوب کامل اگر حرارت دادن را ادامه دهیم مایع شروع به گرم شدن می کند تا به نقطه جوش برسد و در آن نقطه نیز تا آخرین قطره مایع باقی است درجه حرارت نقطه جوش ثابت می ماند.

تاثیر فشار اتمسفر روی نقطه ذوب:

تاثیر فشار اتمسفر روی نقطه ذوب بسیار جزئی می باشد. زیرا اگرچه افزایش فشار ذرات جامد را به یکدیگر نزدیک می کند و به این ترتیب نیروی بین مولکولی افزایش می یابد و بنابراین دمایی که برای جدا کردن مولکول ها لازم است کمی بیشتر می شود. ولی چون ذرات جامد در هر صورت به هم نزدیک هستند و قابلیت تراکم چندان زیادی ندارند، تغییر فشار خارجی نمی تواند تغییر زیادی در نقطه ذوب جامدات بدهد و به استثنای بعضی از مواد مثل یخ افزایش فشار، نقطه ذوب بیشتر جامدات را کمی افزایش می دهد که البته در مورد یخ افزایش فشار سبب کاهش نقطه ذوب آن می شود.

تاثیر ناخالصی روی نقطه ذوب:

وجود ناخالصی معمولا نقطه ذوب جسم را پایین می آورد و مخلوط دو ماده مختلف دارای نقطه ذوب پایین تری از هر کدام از این دو ماده است. اگر چنانچه دو ماده دارای نقطه  ذوب یکسانی باشند و مخلوط این دو ماده نیز دارای همان نقطه ذوب باشند می توان نتیجه گرفت که این دو ماده یکی هستند. به طور کلی از نزول نقطه ذوب که در اثر ناخالصی در یک ترکیب به وجود می آید، می توان برای شناسایی و پی بردن به وجود ناخالصی استفاده نمود.

نقطه انجماد:

وقتی یک مایع را به اندازه کافی سرد کنیم، به جامد تبدیل می شود. تبدیل شدن مایع به جامد را انجماد می‌گویند. دمایی که در آن ماده ی مایع به جامد تبدیل می شود، نقطه انجماد نامیده می شود.

بعضی از مواد، مثل یخ، در یک دمای معین از حالت جامد به حالت مایع در می آیند و قبل از ذوب شدن نرم نمی شوند. اگر این گونه مواد را سرد کنیم، در همان دمایی که ذوب شده اند، به حالت جامد در می آیند. موادی مانند یخ، قلع و سرب از این دسته موادند. این مواد دارای نقطه ذوب معین هستند. یعنی دقیقاً می توانیم بگوییم که این مواد در چه دمایی ذوب (یا منجمد) می شوند. در این گروه از مواد نقطه ی ذوب با نقطه ی انجماد برابر است.

گروهی دیگر از مواد در هنگام تبدیل از حالت جامد به مایع کم کم نرم می شوند. مثلاً قیر و شیشه وقتی گرم شوند ابتدا نرم می شوند و از حالت جامد خارج می گردند، سپس در اثر گرم شدن بیشتر، کم کم به طور کامل به حالت مایع در می آیند، این گونه مواد نقطه ی ذوب معینی ندارند و اصطلاحاً گفته می شود که این مواد ذوب خمیری دادند. موادی که دارای نقطه ی ذوب معینی هستند، نقطه ی انجماد می توانند به حالت جامد یا مایع یا به هر دو حالت وجود داشته باشند.

اثر ناخالصی در نقطه انجماد :

ناخالصی سبب کاهش نقطه ی انجماد می شود. در زمستان ها برای آن که آب داخل رادیاتور یخ نزند در آن ماده ایی به نام ضد یخ می ریزند که باعث می شود آب داخل رادیاتور یخ نبندد یا دیرتر یخ ببندد ضدیخ از مایعی شبیه الکل و آب مخلوط می شود.