В статье рассмотрим вязкость этанола при разных температурах, представив таблицу, которая иллюстрирует изменения свойств вещества в зависимости от температуры. Вязкость этанола важна в химии, фармацевтике и пищевой промышленности, так как влияет на смешивание, транспортировку и реакционную способность. Также с помощью модели Сазерленда проанализируем массовую и объемную долю этилового спирта в растворах, что будет полезно специалистам, работающим с этанолом в различных концентрациях.
Температуры кипения спиртов таблица | Wine & Water
| Таблица 29 | Содержание спирта в кипящей жидкости в % об. | Содержание спирта в конденсированных парах в % об. | Коэффициент укрепления |
|---|---|---|---|
| 40 | 78,8 | 1,97 | |
| 30 | 75,8 | 2,53 | |
| 20 | 69,3 | 3,46 | |
| 10 | 54,1 | 5,41 | |
| 5 | 37,9 | 7,58 | |
| 2 | 19,1 | 9,55 | |
| 1 | 10,8 | 10,80 |
Вода испаряется при одной температуре, спирт — при другой, а сивушные масла — при третьей.
Примеси делятся на низкокипящие (температура кипения ниже этилового спирта) и высококипящие (выше 78,3°).
В процессе перегонки выделяются альдегиды: уксусный, пропиловый, масляный, а также высшие альдегиды, например, фурфурол, образующийся из пентоз.
Дистилляция основана на различной летучести компонентов смеси, что приводит к разным давлениям паров при одинаковой температуре.
Из вина, содержащего воду, спирт и летучие ароматические вещества, дистилляция позволяет выделить спирт различной крепости.
| Таблица 29 | Содержание спирта в кипящей жидкости в % об. | Содержание спирта в конденсированных парах в % об. | Коэффициент укрепления |
|---|---|---|---|
| 40 | 78,8 | 1,97 | |
| 30 | 75,8 | 2,53 | |
| 20 | 69,3 | 3,46 | |
| 10 | 54,1 | 5,41 | |
| 5 | 37,9 | 7,58 | |
| 2 | 19,1 | 9,55 | |
| 1 | 10,8 | 10,80 |
Эти данные подтверждают, что с уменьшением содержания спирта в вине пары становятся менее насыщенными спиртом.
Важно учитывать поведение метучих примесей этилового спирта в процессе перегонки.
В таблице 31 представлены коэффициенты ректификации (по Фертману) для основных примесей этилового спирта, а на рисунке 178 они графически изображены.
Температура кипения спирта в браге может варьироваться, но поддержание оптимального температурного режима критично для получения качественного самогона.
Эксперты в области физической химии отмечают, что вязкость этанола значительно изменяется в зависимости от температуры. При повышении температуры молекулы этанола начинают двигаться быстрее, что приводит к снижению вязкости. Это явление можно проиллюстрировать с помощью модели Сазерленда, которая описывает зависимость вязкости от температуры и молекулярной структуры. Согласно этой модели, вязкость этанола при низких температурах значительно выше, что связано с увеличением взаимодействий между молекулами. В таблицах, представленных в научных исследованиях, можно увидеть четкую зависимость вязкости от температуры, что позволяет предсказать поведение этанола в различных условиях. Таким образом, понимание этих свойств имеет важное значение для многих промышленных процессов, включая производство и переработку спиртов.
Температурная зависимость вязкости — Temperature dependence of viscosity.
Тем не менее, его часто используют для несферически симметричных молекул, если они не обладают большим дипольным моментом.
| Температура (°C) | Динамическая вязкость (мПа·с) (Экспериментальные данные) | Динамическая вязкость (мПа·с) (Модель Сазерленда) |
|---|---|---|
| 0 | 1.75 | [Значение, рассчитанное по модели Сазерленда] |
| 10 | 1.47 | [Значение, рассчитанное по модели Сазерленда] |
| 20 | 1.20 | [Значение, рассчитанное по модели Сазерленда] |
| 30 | 1.00 | [Значение, рассчитанное по модели Сазерленда] |
| 40 | 0.84 | [Значение, рассчитанное по модели Сазерленда] |
| 50 | 0.71 | [Значение, рассчитанное по модели Сазерленда] |
| 60 | 0.60 | [Значение, рассчитанное по модели Сазерленда] |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о вязкости этанола при различных температурах и модели Сазерленда:
-
Температурная зависимость вязкости: Вязкость этанола значительно изменяется с температурой. При повышении температуры молекулы этанола начинают двигаться быстрее, что приводит к снижению вязкости. Это явление можно наблюдать в таблицах, где вязкость этанола при различных температурах демонстрирует четкую тенденцию к уменьшению.
-
Модель Сазерленда: Модель Сазерленда описывает вязкость газов и может быть адаптирована для жидкостей, таких как этанол. Она учитывает влияние температуры и молекулярной массы на вязкость, что позволяет предсказывать поведение жидкости при различных условиях. Эта модель полезна для понимания, как молекулы взаимодействуют друг с другом при изменении температуры.
-
Применение в промышленности: Знание вязкости этанола при различных температурах имеет важное значение в химической и пищевой промышленности. Например, в производстве алкогольных напитков и биотоплива контроль вязкости помогает оптимизировать процессы смешивания, фильтрации и транспортировки, что влияет на качество конечного продукта.
Жидкости
В отличие от газов, для вязкости жидкостей не существует единой микроскопической теории. Однако имеются различные эмпирические модели, которые экстраполируют температурные зависимости на основе экспериментальных данных о вязкости.
Двухпараметрическая экспонента
В таблице ниже приведены оценочные значения и для представительных жидкостей. Подробные таблицы этих параметров для сотен жидкостей можно найти в литературе. А B
Трех- и четырехпараметрические экспоненты
Модели кинематической вязкости
где — постоянная сдвига, а — эмпирические параметры. В спецификациях смазочных материалов обычно указываются только две температуры, и в этом случае обычно принимается стандартное значение = 0,7. λ А B λ
Модель Ситона основана на кривой зависимости вязкости многих жидкостей ( хладагентов , углеводородов и смазочных материалов) от температуры и применяется в широком диапазоне температур и вязкости:
где — абсолютная температура в кельвинах, — кинематическая вязкость в сантистоксах , — модифицированная функция Бесселя второго рода нулевого порядка , и — эмпирические параметры, специфичные для каждой жидкости. Т ν K 0 > А B
Сравнение вязкости этанола с другими спиртами
Вязкость этанола является важным параметром, который влияет на его поведение в различных химических и физических процессах. Для понимания вязкости этанола полезно сравнить его с другими спиртами, такими как метанол и изопропанол. Эти спирты имеют схожую молекулярную структуру, но различия в их физико-химических свойствах могут существенно влиять на их вязкость.
Метанол, или древесный спирт, имеет более низкую молекулярную массу по сравнению с этанолом, что приводит к его меньшей вязкости. При комнатной температуре вязкость метанола составляет около 0.59 мПa·с, что делает его менее вязким, чем этанол, чья вязкость при той же температуре составляет примерно 1.2 мПa·с. Это различие в вязкости может быть объяснено различиями в межмолекулярных взаимодействиях: метанол образует менее прочные водородные связи, чем этанол.
Изопропанол, или изопропиловый спирт, имеет вязкость, близкую к этанолу, но все же немного ниже. При 20°C вязкость изопропанола составляет около 0.9 мПa·с. Это связано с тем, что изопропанол имеет более сложную структуру, что приводит к меньшему количеству водородных связей по сравнению с этанолом. Таким образом, несмотря на схожесть в химическом составе, вязкость этих спиртов различается из-за их молекулярной структуры и межмолекулярных взаимодействий.
Сравнение вязкости этанола с другими спиртами также имеет практическое значение. Например, в фармацевтической и пищевой промышленности, где этанол часто используется в качестве растворителя, знание его вязкости в сравнении с другими спиртами может помочь в выборе подходящего вещества для конкретных процессов. Вязкость влияет на скорость смешивания, растворения и других процессов, что может существенно повлиять на эффективность производственных операций.
Таким образом, понимание вязкости этанола в сравнении с другими спиртами позволяет не только глубже понять его физические свойства, но и оптимизировать его использование в различных отраслях. Это знание может быть полезно как для научных исследований, так и для практического применения в промышленности.
Вопрос-ответ
Какова вязкость этанола?
Вязкость многих спиртов соизмерима с соответствующим показателем у воды. Например, вязкость этилового спирта составляет 0,00119 Па•с. Спирты перекачивают импеллерными, мембранными, шланговыми насосами.
Как вязкость зависит от температуры?
Вязкость любой жидкости всегда зависит от температуры. Динамическая вязкость жидкости уменьшается с ростом температуры. Если температура снижается, динамическая вязкость растет. Это значит, что при нагревании жидкость становится менее вязкой (более жидкой), а при охлаждении — более вязкой (более густой).
Как изменяется вязкость при изменении температуры?
[Индекс вязкости]. Чем выше температура, тем ниже вязкость. В противоположность этому, чем ниже температура, тем выше вязкость.
Как температура влияет на вязкость?
В отличие от жидкостей, вязкость газов увеличивается с увеличением температуры. У жидкостей она уменьшается при увеличении температуры.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите таблицы вязкости этанола при различных температурах, чтобы лучше понять, как температура влияет на его физические свойства. Это поможет вам в практических приложениях, таких как выбор условий для экспериментов или процессов, связанных с использованием этанола.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на модель Сазерленда, которая описывает вязкость жидкостей. Понимание этой модели позволит вам предсказать поведение этанола при изменении температуры и давления, что может быть полезно в химической инженерии и других областях.
СОВЕТ №3
При проведении экспериментов с этанолом, всегда учитывайте влияние окружающей среды на его вязкость. Например, изменение температуры в лаборатории может существенно повлиять на результаты ваших измерений, поэтому старайтесь поддерживать стабильные условия.
СОВЕТ №4
Если вы работаете с этанолом в промышленных масштабах, рассмотрите возможность использования программного обеспечения для моделирования, которое может учитывать вязкость при различных температурах. Это поможет оптимизировать процессы и снизить затраты.
