Digitální učební materiál Evidenční číslo materiálu: 516 Autor: Mgr. Pavel Kleibl
Datum: 22. 1. 2013 Ročník: 8. Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Fyzika
Tematický okruh: Energie Téma: Změny skupenství látek Druh učebního materiálu: Prezentace Anotace: Prezentace seznamuje žáky s jednotlivými změnami skupenství látek.
Změny skupenství látek
Změny skupenství látek Táž látka se může vyskytovat v různých skupenstvích: pevném, kapalném nebo plynném. (např. led – voda – vodní pára) Za určitých podmínek dochází ke změnám skupenství.
Obr. 1 – změny skupenství látek [1]
Tání a tuhnutí Tání je děj, při kterém se pevná látka přeměňuje na kapalinu. Při tuhnutí se přeměňuje kapalina na pevnou látku. V krystalických látkách probíhá tání a tuhnutí při teplotě tání tt. Teplota tání závisí na druhu látky a na vnějším tlaku (např. při normálním tlaku je teplota tání kyslíku -218 °C, ethanolu -117 °C, rtuti -39 °C, ledu 0 °C, cínu 232 °C, olova 328 °C, zlata 1064 °C, železa 1535 °C). Amorfní látky (např. vosk, sklo, asfalt, plasty) nemají určitou teplotu tání. Při zahřívání postupně měknou, až se přemění v kapalinu.
Tání a tuhnutí Změny teploty krystalické látky při zahřívání
Obr. 2 – tání krystalické látky [1]
Tání a tuhnutí Při tání látka přijímá teplo, při tuhnutí odevzdává teplo svému okolí. Teplo, které přijme pevná látka zahřátá na teplotu tání, aby se změnila na kapalinu téže teploty, se nazývá skupenské teplo tání Lt. Pro tělesa z různých látek stejné hmotnosti je skupenské teplo tání různé. V Tabulkách jsou uvedeny hodnoty skupenského tepla tání pro 1 kilogram různých látek – tzv. měrné skupenské teplo tání lt (např. měrné skupenské teplo tání olova je 23 kJ/kg, cínu 60 kJ/kg, železa 289 kJ/kg, ledu 334 kJ/kg, hliníku 399 kJ/kg).
Změna objemu tělesa při tání a tuhnutí Při tání a tuhnutí se nemění hmotnost tělesa. Mění se však jeho objem (a tedy i hustota). Při zvětšení objemu látky se zmenší její hustota (a naopak). Většina látek při tání zvětšuje svůj objem a při tuhnutí ho zmenšuje (např. vosk). Některé látky naopak při tání svůj objem zmenšují a při tuhnutí ho zvětšují (např. led). Led má menší hustotu (větší objem) než voda, a proto plave na vodě. Protože je špatným vodičem tepla, zabraňuje v zimě zamrzání vody do větší hloubky. Zmrzlá voda způsobuje např. praskání skal, zdiva, potrubí apod. Voda má největší hustotu při teplotě 4 °C (a ne při teplotě tání 0 °C). Tato neobvyklá vlastnost vody se nazývá anomálie vody.
Vypařování Při vypařování se přeměňuje kapalné skupenství látky na plynné – vzniká pára. Kapalina se vypařuje ze svého volného povrchu při každé teplotě (při které existuje kapalné skupenství). Vypařování se urychlí zvýšením teploty kapaliny, zvětšením obsahu volného povrchu kapaliny a odstraňováním par nad volným povrchem kapaliny (např. foukáním, větrem). Různé kapaliny se za stejných podmínek vypařují různou rychlostí. Při vypařování odebírá kapalina teplo ze svého okolí (tzv. skupenské teplo vypařování).
Var Var je zvláštní případ vypařování kapaliny. Při varu se kapalina vypařuje nejen na volném povrchu, ale i uvnitř. Var nastává při teplotě varu tv. Teplota varu závisí na druhu látky a na vnějším tlaku (např. při normálním tlaku je teplota varu vodíku -253 °C, kyslíku -183 °C, CO2 -79 °C, ethanolu 78 °C, vody 100 °C, rtuti 357 °C, železa 2 750 °C). S rostoucím tlakem se teplota varu zvětšuje.
Var Využití varu kapaliny za zvýšeného tlaku: výroba papíru a klihu sterilizace obvazových materiálů a chirurgických nástrojů příprava potravin (Papinův hrnec) Využití varu kapaliny za sníženého tlaku: výroba sirupů výroba krystalového cukru výroba práškového a kondenzovaného mléka výroba některých léků Aby var probíhal, musí kapalina přijímat skupenské teplo varu při stálé teplotě varu.
Kapalnění Kapalnění (kondenzace) je opačný děj k vypařování. Pára kapalní v důsledku zmenšování svého objemu nebo snížením teploty. Při kapalnění se uvolňuje teplo do okolí. V přírodě při ochlazení a zkapalnění vodní páry obsažené ve vzduchu vzniká mlha, oblaka, déšť nebo rosa.
Obr. 3 – oblaka [2]
Obr. 4 – mlha [3]
Obr. 5 – rosa [4]
Sublimace a desublimace Sublimace je přeměna pevného skupenství na plynné, desublimace je opačný děj. Při sublimaci přijímá látka teplo ze svého okolí, při desublimaci ho uvolňuje. Za normálního tlaku sublimuje např. led, sníh, jod, pevný oxid uhličitý (tzv. suchý led). V přírodě při velkém ochlazení vznikají desublimací vodní páry obsažené ve vzduchu sněhové vločky nebo jinovatka.
Obr. 6 – sněhové vločky [5]
Obr. 7 – jinovatka [6]
Otázky a úkoly 1) V jakých skupenstvích se může látka vyskytovat? 2) Jak se nazývají jednotlivé změny skupenství a mezi jakými skupenstvími probíhají? 3) Co je skupenské teplo? 4) Při kterých změnách skupenství látka přijímá teplo a při kterých ho odevzdává svému okolí? 5) Popiš tání pevné krystalické látky. 6) Popiš vypařování kapaliny. 7) Čím se liší var kapaliny od vypařování? 8) Uveď příklady kapalnění a desublimace vodní páry.
Zdroje obrázků a fotografií: [1] Vlastní zpracování [2] http://www.geolocation.ws/v/P/9602876/brkov-oblaky-nad-inovcom/en [3] http://www.stuffintheair.com/Blowin_in_the_Wind-FogWeather.html [4] http://americanpreppersnetwork.com/2012/05/collecting-water-for-survival-or-to-save-money-onyour-water-bill.html [5] http://www.cas.sk/clanok/183580/tato-krasa-dostala-cenu-vlocky-su-najkrajsou-vedeckoufotkou.html [6] http://www.gotyoursass.com/sass-on-the-road/sol-duc-river/
