Задача про чай и сахар

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!