Skip to main content
Global

10.4: Mipango ya Awamu

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    182401

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza
    • Eleza ujenzi na matumizi ya mchoro wa awamu ya kawaida
    • Tumia michoro za awamu kutambua awamu imara katika joto na shinikizo, na kuelezea mabadiliko ya awamu kutokana na mabadiliko katika mali hizi
    • Eleza awamu ya maji ya supercritical ya suala

    Katika moduli ya awali, tofauti ya shinikizo la mvuke ya usawa wa kioevu na joto ilielezwa. Kuzingatia ufafanuzi wa kiwango cha kuchemsha, viwanja vya shinikizo la mvuke dhidi ya joto vinawakilisha jinsi kiwango cha kuchemsha cha kioevu kinatofautiana na shinikizo. Pia ilivyoelezwa ni matumizi ya joto na baridi curves kuamua dutu ya kiwango (au kufungia) uhakika. Kufanya vipimo vile juu ya shinikizo mbalimbali hutoa data ambayo inaweza kuwasilishwa graphically kama mchoro awamu. Mchoro wa awamu unachanganya viwanja vya shinikizo dhidi ya joto kwa gesi ya kioevu-kioevu, imara-kioevu, na usawa wa awamu ya mpito wa gesi ya dutu. Michoro hizi zinaonyesha hali za kimwili zilizopo chini ya hali maalum ya shinikizo na joto, na pia hutoa utegemezi wa shinikizo la joto la awamu ya mpito (pointi za kuyeyuka, pointi za usawazishaji, pointi za kuchemsha). Mchoro wa awamu ya kawaida kwa dutu safi unaonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{1}\).

    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Hali ya kimwili ya dutu na joto lake la mpito la awamu huwakilishwa graphically katika mchoro wa awamu.
    Grafu inavyoonyeshwa ambapo x-axis inaitwa “Joto” na mhimili wa y huitwa “Shinikizo.” Mstari unatoka chini ya chini ya kushoto ya grafu kwa kasi hadi kufikia hatua ambayo ni ya tatu katika x-axis. Mstari wa pili huanza kwenye sehemu ya tatu ya chini ya mstari wa kwanza kwenye hatua inayoitwa “hatua tatu” na inaenea kwenye kona ya juu ya kulia ya grafu ambapo inaitwa “hatua muhimu.” Mstari huu unaweka eneo la grafu ili kuunda sehemu tatu, zilizoitwa “imara” karibu na kushoto juu, “kioevu” katikati ya juu na “gesi” karibu na haki ya chini. Juu ya sehemu ya chini ya mstari wa kwanza, jozi ya mishale ya usawa, moja ya kushoto na iliyoandikwa “utuaji” na moja yanayowakabili haki na kinachoitwa “usawazishaji”. Jozi ya pili ya mishale ya usawa, moja ya kushoto yanayowakabili na iliyoandikwa “kufungia” na moja yanayowakabili na inayoitwa “kuyeyuka”, hutolewa juu ya sehemu ya juu ya mstari wa kwanza. Sehemu ya kati ya mstari wa pili hutolewa jozi ya tatu ya mishale ya usawa, moja ya kushoto na inayoitwa “condensation” na moja inakabiliwa na haki na kinachoitwa “mvuke”,” hutolewa juu ya sehemu ya kati ya mstari wa pili.

    Ili kuonyesha matumizi ya viwanja hivi, fikiria mchoro wa awamu ya maji iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{2}\).

    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Shinikizo na joto la shaba kwenye mchoro huu wa awamu ya maji hazipatikani kwa kiwango cha mara kwa mara ili kuonyesha mali kadhaa muhimu.
    Grafu inaonyeshwa ambapo x-axis inaitwa “Joto katika digrii Celsius” na mhimili wa y huitwa “Shinikizo (k P a).” line inaenea kutoka asili ya grafu ambayo ni kinachoitwa “A” kasi zaidi kwa uhakika katika sehemu ya tatu ya chini ya mchoro kinachoitwa “B” ambapo matawi katika mstari kwamba slants kidogo nyuma mpaka hits uhakika juu ya y-mhimili kinachoitwa “D” na mstari wa pili kwamba inaenea kwa kona ya juu kulia. ya grafu iliyoandikwa “C”. C ni kinachoitwa “muhimu uhakika, na line dotted kupanua chini kwa x-mhimili kinachoitwa 374 digrii Celsius, na mwingine dotted line kupanua kwa y mhimili kinachoitwa 22,089 k P a. mistari miwili bisect eneo grafu kujenga sehemu tatu, kinachoitwa “Ice (imara)” karibu katikati kushoto, “Maji (kioevu)” katika juu katikati na “Mvuke wa maji (gesi)” karibu katikati ya chini. Point B ni lebo “Triple uhakika” na ina line dotted kupanua chini kwa x-axis kinachoitwa 0.01, na mstari mwingine dotted kupanua kwa y-mhimili kinachoitwa 0.6. Nusu kati ya pointi B na C dotted line inaenea kutoka mstari awali kujadiliwa kushuka kwa uhakika 100 digrii Celsius juu ya x-axis, na mwingine line dotted inaenea kwa y mhimili katika 101 k P a. line nyingine dotted inaenea kutoka mstari huu dotted kushuka kwa 0 digrii Celsius.

    Tunaweza kutumia mchoro wa awamu kutambua hali ya kimwili ya sampuli ya maji chini ya hali maalum ya shinikizo na joto. Kwa mfano shinikizo la 50 kPa na halijoto la -10 °C linahusiana na eneo la mchoro ulioitwa “barafu.” Chini ya hali hizi, maji ipo tu kama imara (barafu). Shinikizo la 50 kPa na halijoto la 50 °C linalingana na eneo la “maji” —hapa, maji yapo kama kiowevu tu. Katika 25 kPa na 200 °C, maji yapo katika hali ya gesi tu. Kumbuka kuwa kwenye mchoro wa awamu ya H 2 O, shinikizo na shaba za joto hazipatikani kwa kiwango cha mara kwa mara ili kuruhusu mfano wa vipengele kadhaa muhimu kama ilivyoelezwa hapa.

    Curve BC katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\) ni njama ya shinikizo la mvuke dhidi ya joto kama ilivyoelezwa katika moduli ya awali ya sura hii. Curve hii “kioevu-mvuke” hutenganisha mikoa ya kioevu na gesi ya mchoro wa awamu na hutoa kiwango cha kuchemsha kwa maji kwa shinikizo lolote. Kwa mfano, kwenye atm 1, kiwango cha kuchemsha ni 100 °C Angalia kwamba Curve ya kioevu-mvuke inakomesha kwa halijoto ya 374 °C na shinikizo la atm 218, ikionyesha kwamba maji hayawezi kuwepo kama kiowevu juu ya joto hili, bila kujali shinikizo. Mali ya kimwili ya maji chini ya hali hizi ni kati ya yale ya awamu zake za kioevu na gesi. Hali hii ya kipekee ya suala inaitwa maji ya supercritical, mada ambayo itaelezwa katika sehemu inayofuata ya moduli hii.

    Curve imara-mvuke, iliyoandikwa AB katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\), inaonyesha joto na shinikizo ambalo barafu na mvuke wa maji ni katika usawa. Jozi hizi za data za joto-shinikizo zinahusiana na upungufu, au uhifadhi, pointi za maji. Kama tungeweza kuvuta kwenye mstari imara-gesi katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\), tutaona kwamba barafu ina shinikizo la mvuke la karibu 0.20 kPa saa -10 °C Hivyo, kama sisi kuweka sampuli waliohifadhiwa katika utupu na shinikizo chini ya 0.20 kPa, barafu itakuwa tukufu. Hii ni msingi wa mchakato wa “kufungia-kukausha” mara nyingi hutumiwa kuhifadhi vyakula, kama vile ice cream iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{3}\).

    10.4.1_1 copy.png
    Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Vyakula vya kavu vya kufungia, kama ice cream hii, vimeharibika na upungufu wa maji kwa shinikizo chini ya hatua tatu ya maji. (mikopo: lwao/Flickr)

    Curve imara-kioevu kinachoitwa BD inaonyesha joto na shinikizo ambalo barafu na maji ya kioevu ni katika usawa, inayowakilisha pointi za kuyeyuka/kufungia kwa maji. Kumbuka kuwa curve hii inaonyesha mteremko mdogo hasi (kuenea sana kwa usahihi), kuonyesha kwamba kiwango cha kuyeyuka kwa maji hupungua kidogo kama shinikizo linavyoongezeka. Maji ni dutu isiyo ya kawaida katika suala hili, kama vitu vingi vinaonyesha ongezeko la kiwango cha kiwango na shinikizo la kuongezeka. Tabia hii ni sehemu inayohusika na harakati za barafu, kama ile iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{4}\). Chini ya glacier inakabiliwa na shinikizo kubwa kutokana na uzito wake ambao unaweza kuyeyusha baadhi ya barafu, kutengeneza safu ya maji ya maji ambayo glacier inaweza kwa urahisi zaidi slide.

    Kielelezo\(\PageIndex{4}\): shinikizo kubwa chini ya glaciers kusababisha sehemu ya kiwango kuzalisha safu ya maji ambayo hutoa lubrication kusaidia glacial harakati. Picha hii ya satellite inaonyesha makali ya kuendeleza ya barafu ya Perito Moreno nchini Argentina. (mikopo: NASA)
    Picha inaonyesha mtazamo wa angani wa molekuli ya ardhi. Masi nyeupe ya glacier inavyoonyeshwa karibu na quadrant ya juu kushoto ya picha na inaongoza kwa mito miwili ya bluu ya matawi. Nchi ya wazi inavyoonyeshwa kwa kahawia.

    Hatua ya makutano ya curves zote tatu ni kinachoitwa B katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\). Katika shinikizo na joto lililowakilishwa na hatua hii, awamu zote tatu za maji zinashirikiana katika usawa. Jozi hii ya data ya joto-shinikizo inaitwa hatua tatu. Kwa shinikizo la chini kuliko hatua tatu, maji hayawezi kuwepo kama kiowevu, bila kujali halijoto.

    Mfano\(\PageIndex{1}\): Determining the State of Water

    Kutumia mchoro wa awamu kwa maji iliyotolewa katika Mchoro 10.4.2, onyesha hali ya maji katika joto na shinikizo zifuatazo:

    1. -10 °C na 50 kPa
    2. 25 °C na 90 kPa
    3. 50 °C na 40 kPa
    4. 80 °C na 5 kPa
    5. -10 °C na 0.3 kPa
    6. 50 °C na 0.3 kPa
    Suluhisho

    Kutumia mchoro wa awamu kwa maji, tunaweza kuamua kwamba hali ya maji katika kila joto na shinikizo iliyotolewa ni kama ifuatavyo: (a) imara; (b) kioevu; (c) kioevu; (d) gesi; (e) imara; (f) gesi.

    Zoezi\(\PageIndex{1}\)

    Ni mabadiliko gani ya awamu ambayo maji yanaweza kufanyiwa kama joto linabadilika ikiwa shinikizo linafanyika saa 0.3 kPa? Ikiwa shinikizo linafanyika saa 50 kPa?

    Jibu

    Katika 0.3 kPa: sg saa -58 °C. Katika 50 kPa: sl saa 0 °C, l g saa 78 °C

    Fikiria mchoro wa awamu ya dioksidi kaboni iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{5}\) kama mfano mwingine. Curve imara-kioevu inaonyesha mteremko mzuri, kuonyesha kwamba kiwango cha kuyeyuka kwa CO 2 huongezeka kwa shinikizo kama inavyofanya kwa vitu vingi (maji kuwa ubaguzi mashuhuri kama ilivyoelezwa hapo awali). Angalia kwamba hatua tatu ni vizuri juu ya atm 1, kuonyesha kwamba dioksidi kaboni haiwezi kuwepo kama kioevu chini ya hali ya shinikizo iliyoko. Badala yake, baridi ya dioksidi kaboni ya gesi kwenye atm 1 husababisha uhifadhi wake katika hali imara. Vivyo hivyo, dioksidi kaboni imara haina kuyeyuka kwa shinikizo la atm 1 lakini badala yake hupunguza kutoa CO 2 ya gesi. Hatimaye, angalia kwamba hatua muhimu ya dioksidi kaboni inazingatiwa kwa joto la kawaida na shinikizo kwa kulinganisha na maji.

    Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Shinikizo na joto la shaba kwenye mchoro huu wa awamu ya dioksidi kaboni haipatikani kwa kiwango cha mara kwa mara ili kuonyesha mali kadhaa muhimu.
    Grafu inavyoonyeshwa ambapo x-axis inaitwa “Joto (ishara ya shahada, C)” na ina maadili ya hasi 100 hadi 100 kwa nyongeza za 25 na mhimili wa y huitwa “Shinikizo (k P a)” na ina maadili ya 10 hadi 1,000,000. line inaenea kutoka chini kushoto chini ya graph zaidi kwa uhakika karibu “27, 9000,” ambapo mwisho. Nafasi chini ya safu hii inaitwa “Gesi.” mstari wa pili inaenea katika Curve kutoka hatua karibu “-73, 100" na “27, 1,000,000.” Eneo upande wa kushoto wa mstari huu na juu ya mstari wa kwanza linaitwa “Mango” wakati eneo la kulia linaitwa “Kioevu.” Sehemu kwenye grafu chini ya mstari wa pili na kupitisha hatua “28" kwenye mhimili wa x inaitwa “S C F.”
    Mfano\(\PageIndex{2}\): Determining the State of Carbon Dioxide

    Kutumia mchoro wa awamu ya dioksidi kaboni iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 10.4.5, onyesha hali ya CO 2 kwa joto na shinikizo zifuatazo:

    1. -30 °C na 2000 kPa
    2. -60 °C na 1000 kPa
    3. -60 °C na 100 kPa
    4. 20 °C na 1500 kPa
    5. 0 °C na 100 kPa
    6. 20 °C na 100 kPa
    Suluhisho

    Kutumia mchoro wa awamu ya dioksidi kaboni iliyotolewa, tunaweza kuamua kwamba hali ya CO 2 kwa kila joto na shinikizo iliyotolewa ni kama ifuatavyo: (a) kioevu; (b) imara; (c) gesi; (d) kioevu; (e) gesi; (f) gesi.

    Zoezi\(\PageIndex{2}\)

    Kuamua mabadiliko ya awamu kaboni dioksidi inakabiliwa wakati joto lake ni tofauti, hivyo kufanya shinikizo lake mara kwa mara katika 1500 kPa? Katika 500 kPa? Je, ni joto gani la karibu ambalo mabadiliko haya ya awamu hutokea?

    Jibu

    saa 1500 kPa: sl saa -45 °C, lg saa -10 °C; saa 500 kPa: sg saa -58 °C

    Fluids supercritical

    Ikiwa tunaweka sampuli ya maji katika chombo kilichofunikwa saa 25 °C, toa hewa, na kuruhusu usawa wa vaporization-condensation imara yenyewe, tunaachwa na mchanganyiko wa maji ya maji na mvuke wa maji kwa shinikizo la 0.03 atm. Mpaka tofauti kati ya kioevu kikubwa zaidi na gesi ndogo sana inazingatiwa wazi. Tunapoongeza joto, shinikizo la mvuke wa maji huongezeka, kama ilivyoelezwa na Curve ya kioevu-gesi katika mchoro wa awamu ya maji (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)), na usawa wa awamu mbili ya awamu ya kioevu na gesi bado. Katika halijoto ya 374 °C, shinikizo la mvuke limeongezeka hadi kufikia atm 218, na ongezeko lolote zaidi la halijoto husababisha kutoweka kwa mipaka kati ya awamu ya kiowevu na mvuke. Maji yote katika chombo sasa yapo katika awamu moja ambayo mali ya kimwili ni kati ya yale ya majimbo ya gesi na kioevu. Awamu hii ya suala inaitwa maji ya supercritical, na joto na shinikizo juu ambayo awamu hii ipo ni hatua muhimu (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Juu ya joto lake kali, gesi haiwezi kuiminika bila kujali ni kiasi gani shinikizo linatumika. Shinikizo linalohitajika kufuta gesi kwenye joto lake kali huitwa shinikizo muhimu. Joto kali na shinikizo muhimu la vitu vingine vya kawaida hutolewa katika Jedwali\(\PageIndex{1}\).

    Jedwali\(\PageIndex{1}\): Joto muhimu na Vikwazo muhimu vya vitu vya kuchagua
    Dutu Joto muhimu (K) Shinikizo muhimu (atm)
    haidrojeni 33.2 12.8
    naitrojeni 126.0 33.5
    oksijeni 154.3 49.7
    dioksidi kaboni 304.2 73.0
    amonia 405.5 111.5
    svaveldioxid 430.3 77.7
    maji 647.1 217.7

    Kama gesi, maji ya supercritical yatapanua na kujaza chombo, lakini wiani wake ni mkubwa zaidi kuliko densities ya kawaida ya gesi, kwa kawaida kuwa karibu na yale ya vinywaji. Sawa na vinywaji, maji haya yana uwezo wa kufuta solutes zisizo na tete. Wao huonyesha kimsingi hakuna mvutano wa uso na viscosities ya chini sana, hata hivyo, ili waweze kupenya fursa ndogo sana katika mchanganyiko imara na kuondoa vipengele vya mumunyifu. Mali hizi hufanya maji ya supercritical vimumunyisho muhimu sana kwa matumizi mbalimbali. Kwa mfano, supercritical dioksidi kaboni imekuwa kutengenezea maarufu sana katika sekta ya chakula, kutumika kwa decaffeinate kahawa, kuondoa mafuta kutoka chips viazi, na dondoo ladha na misombo harufu kutoka mafuta ya machungwa. Ni nontoxic, kiasi cha gharama nafuu, na haipatikani kuwa ni uchafuzi. Baada ya matumizi, CO 2 inaweza kupatikana kwa urahisi kwa kupunguza shinikizo na kukusanya gesi inayosababisha.

    Kielelezo\(\PageIndex{6}\): (a) chombo kilichofunikwa cha dioksidi kaboni kioevu kidogo chini ya hatua yake muhimu ni joto, na kusababisha (b) kuundwa kwa awamu ya maji ya supercritical. Baridi maji ya supercritical hupunguza joto lake na shinikizo chini ya hatua muhimu, na kusababisha kurejeshwa kwa awamu tofauti za kioevu na gesi (c na d). Rangi ya rangi inaonyesha tofauti katika wiani kati ya majimbo ya kioevu, gesi, na supercritical maji. (mikopo: mabadiliko ya kazi na “mrmrobin” /YouTube)
    Picha nne zinaonyeshwa ambapo kila mmoja inaonyesha chombo cha mviringo kilicho na kuelea kijani na nyekundu katika kila mmoja. Katika mchoro wa kushoto, chombo ni nusu kujazwa na kioevu isiyo na rangi na floats hukaa juu ya uso wa kioevu. Katika picha ya pili, kuelea kijani iko karibu na juu na kuelea nyekundu iko karibu na chini ya chombo. Katika picha ya tatu, maji ni nyeusi na kuelea kijani huketi nusu juu ya chombo wakati nyekundu imeketi chini. Katika picha sahihi, kioevu hakina rangi tena na mbili zinakaa juu ya uso.
    Mfano\(\PageIndex{3}\): The Critical Temperature of Carbon Dioxide

    Tukitikisa kizima cha moto cha dioksidi kaboni siku ya baridi (18 °C), tunaweza kusikia kiowevu cha CO 2 kinachozunguka ndani ya silinda. Hata hivyo, silinda ileile inaonekana kuwa hakuna kiowevu kwenye siku ya joto ya majira ya joto (35 °C). Eleza uchunguzi huu.

    Suluhisho

    Siku ya baridi, halijoto ya CO 2 iko chini ya halijoto kali ya CO 2, 304 K au 31 °C (Jedwali\(\PageIndex{1}\)), hivyo CO 2 kiowevu iko kwenye silinda. Siku ya moto halijoto ya CO 2 ni kubwa kuliko halijoto yake muhimu ya 31 °C Juu ya halijoto hii hakuna kiasi cha shinikizo kinaweza kuinyunyiza CO 2 hivyo hakuna CO 2 kiowevu kilichopo katika kizima cha moto.

    Zoezi\(\PageIndex{3}\)

    Amonia inaweza kuiminika kwa ukandamizaji kwenye joto la kawaida; oksijeni haiwezi kuiminika chini ya hali hizi. Kwa nini gesi hizo mbili zinaonyesha tabia tofauti?

    Jibu

    Joto kali la amonia ni 405.5 K, ambalo ni kubwa kuliko joto la kawaida. Halijoto kali ya oksijeni iko chini ya joto la kawaida; hivyo oksijeni haiwezi kuiminika kwenye halijoto la kawaida.

     

    Decaffeinating kahawa Kutumia supercritical CO 2

    Kahawa ni bidhaa ya pili duniani inayofanyiwa biashara kwa wingi, ikifuata mafuta ya petroli tu. Kote ulimwenguni, watu hupenda harufu ya kahawa na ladha. Wengi wetu pia hutegemea sehemu moja ya kahawa-caffeine-kutusaidia kupata kwenda asubuhi au kukaa macho mchana. Lakini mwishoni mwa siku, athari ya kuchochea kahawa inaweza kukuzuia usingizi, hivyo unaweza kuchagua kunywa kahawa ya decaffeinated jioni.

    Tangu miaka ya 1900 mapema, mbinu nyingi zimetumika kwa kahawa ya decaffeinate. Wote wana faida na hasara, na wote hutegemea mali ya kimwili na kemikali ya caffeine. Kwa sababu caffeine ni molekuli fulani ya polar, inafuta vizuri katika maji, kioevu cha polar. Hata hivyo, kwa kuwa wengi wa misombo mengine 400-plus ambayo huchangia ladha ya kahawa na harufu pia kufuta katika H 2 O, michakato ya maji ya moto decaffeination pia inaweza kuondoa baadhi ya misombo hii, na kuathiri vibaya harufu na ladha ya kahawa decaffeinated. Dichloromethane (CH 2 Cl 2) na ethyl acetate (CH 3 CO 2 C 2 H 5) na polarity sawa na caffeine, na kwa hiyo ni vimumunyisho ufanisi sana kwa ajili ya uchimbaji caffeine, lakini wote pia kuondoa baadhi ya ladha na harufu vipengele, na matumizi yao inahitaji uchimbaji wa muda mrefu na nyakati za kusafisha. Kwa sababu wote wa vimumunyisho hivi ni sumu, wasiwasi wa afya wamefufuliwa kuhusu athari za kutengenezea mabaki iliyobaki katika kahawa decaffeinated.

    Kielelezo\(\PageIndex{7}\): (a) molekuli za Caffeine zina mikoa yote ya polar na isiyo ya polar, na kuifanya kuwa mumunyifu katika vimumunyisho vya pol (b) schematic inaonyesha kawaida decaffeination mchakato kuwashirikisha supercritical carbon dioxide.
    Picha mbili zinaonyeshwa na zimeandikwa “a” na “b.” Image a inaonyesha molekuli linajumuisha tano mwanachama pete linajumuisha nyanja mbili bluu na nyanja tatu nyeusi. Moja ya nyanja za bluu zimeunganishwa na nyanja nyeusi iliyounganishwa na nyanja tatu nyeupe na moja ya nyanja nyeusi imefungwa kwenye nyanja nyeupe. Nyingine mbili nyeusi nyanja ni mara mbili bonded pamoja na kufanya upande mmoja wa pete sita membered ambayo pia linajumuisha nyanja mbili zaidi nyeusi na nyanja mbili za bluu, zote mbili ambazo zimefungwa kwenye nyanja nyeusi iliyounganishwa na nyanja tatu nyeupe. Sehemu nyeusi ni kila mara mbili iliyounganishwa na nyanja nyekundu. Picha b inaonyesha mchoro wa zilizopo mbili za wima ambazo ziko karibu na kila mmoja. Bomba la mkono wa kushoto linaitwa “Chombo cha uchimbaji.” Bomba ndogo linaloitwa “Maharagwe yaliyofunikwa” inaongoza kwenye sehemu ya juu ya bomba na studio iliyo chini ya bomba inasoma “maharagwe ya decaffeinated.” Bomba la haki linaitwa “Chombo cha kunyonya.” Bomba karibu na juu ya tube hii inaitwa “Maji” na tube nyingine inaongoza kutoka tube ya kulia kwenda kushoto. Bomba hili linaitwa na mshale unaoelekea kushoto na maneno “supercritical carbon dioxide.” Kuna tube inayoongoza mbali na chini ambayo ni kinachoitwa, “Caffeine na maji.” Kuna tube nyingine ambayo inaongoza kutoka chombo uchimbaji kwa chombo ngozi ambayo ni kinachoitwa, “supercritical C O subscript 2 pamoja caffeine.”

    Uchimbaji wa maji ya supercritical kwa kutumia dioksidi kaboni sasa unatumiwa sana kama njia ya ufanisi zaidi na ya kirafiki ya decaffeination (Kielelezo\(\PageIndex{7}\)). Katika joto la juu ya 304.2 K na shinikizo juu ya 7376 kPa, CO 2 ni maji supercritical, na mali ya gesi na kioevu. Kama gesi, huingia ndani ya maharagwe ya kahawa; kama kioevu, inafuta vitu fulani kwa ufanisi. Supercritical carbon dioxide uchimbaji wa maharage steamed kahawa kuondosha 97-99% ya caffeine, na kuacha ladha kahawa na misombo harufu intact Kwa sababu CO 2 ni gesi chini ya hali ya kawaida, kuondolewa kwake kutoka maharage ya kahawa kuondolewa ni rahisi kukamilika, kama ni ahueni ya caffeine kutoka dondoo. caffeine zinalipwa kutoka maharage ya kahawa kupitia mchakato huu ni bidhaa muhimu ambayo inaweza kutumika hatimaye kama livsmedelstillsats kwa vyakula vingine au madawa ya kulevya.

    Muhtasari

    Hali ya joto na shinikizo ambayo dutu iko katika nchi imara, kioevu, na gesi ni muhtasari katika mchoro wa awamu kwa dutu hiyo. Mipango ya awamu ni pamoja na viwanja vya curves tatu za usawa wa shinikizo: imara-kioevu, gesi ya kioevu, na gesi imara-gesi. Curves hizi zinawakilisha uhusiano kati ya joto la awamu ya mpito na shinikizo. Hatua ya makutano ya curves zote tatu inawakilisha hatua tatu ya dutu-joto na shinikizo ambapo awamu zote tatu ziko katika usawa. Kwa shinikizo chini ya hatua tatu, dutu haiwezi kuwepo katika hali ya kiowevu, bila kujali joto lake. Mwisho wa pembe ya kioevu-gesi inawakilisha hatua muhimu ya dutu, shinikizo na joto juu ambayo awamu ya kioevu haiwezi kuwepo.

    faharasa

    hatua muhimu
    joto na shinikizo juu ambayo gesi haiwezi kufupishwa ndani ya kioevu
    mchoro wa awamu
    grafu ya joto-joto-muhtasari wa hali ambayo awamu ya dutu inaweza kuwepo
    maji supercritical
    dutu katika joto na shinikizo la juu kuliko hatua yake muhimu; inaonyesha mali kati ya yale ya majimbo ya gesi na kioevu
    hatua tatu
    joto na shinikizo ambapo mvuke, kioevu, na awamu imara ya dutu ni katika usawa