ZMĚNY SKUPENSTVÍ LÁTEK

ZMĚNY SKUPENSTVÍ LÁTEK

TÁNÍ A TUHNUTÍ - OSNOVA 

Kapilární jevy – příklad



Skupenské přeměny látek



Tání a tuhnutí  Teorie

s video experimentem  Příklad

KAPILÁRNÍ JEVY - OPAKOVÁNÍ

KAPILÁRNÍ JEVY - PŘÍKLAD Jak musí být tenká kapilára, ve které by vystoupila voda do výšky 10 m? Řešení:

2 hg  R 2 2.0,073 R   1,5.10 6 m  0,0015mm hg 10.1000.9,81

SKUPENSKÉ PŘEMĚNY LÁTEK

TÁNÍ A TUHNUTÍ

Video



Teplota tání = teplota, při které nastává tání pevné látky.



Teplota tuhnutí = teplota, při níž se kapalina mění v pevnou látku U

čistých krystalických látek jsou teploty stejné

TÁNÍ A TUHNUTÍ 

Skupenské teplo tání  Teplo,

které látka o hmotnosti m přijme při skupenské přeměně

Lt  m.lt 

lt – měrné skupenské teplo tání (J/kg)

Skupenské teplo tuhnutí

Kovy – malé měrné skupenské teplo tání – průmysl Voda – velké měrné skupenské teplo tání   Sníh a led roztává na jaře pomalu (pomalé zamrzání vody v rybníce – uvolnění tepla do okolí)

TÁNÍ A TUHNUTÍ 

Při tání většina látek zvětšuje svůj objem  Výjimka:



Voda zmenšuje při tání svůj objem.

Teplota tání závisí na tlaku S

rostoucím tlakem roste teplota tání  Výjimka: Voda – Led při rostoucím tlaku taje při nižší teplotě

PŘÍKLADY



Řešení: Nezmrzlá voda má hmotnost 109g.

Příklady

TÁNÍ A TUHNUTÍ

PŘÍKLAD 1 

Povrch kaluže o obsahu 1,5 m2 se při teplotě 0 °C pokryl vrstvou ledu tloušťky 2,0 mm. Vypočtěte energii kterou mrznoucí voda odevzdala svému okolí . Hustota ledu při 0 °C je 918 kg.m-3.

[0,92 MJ]

PŘÍKLAD 2

[6,7 TJ]

PŘÍKLAD 3

[52,1 MJ]

PŘÍKLAD 4 

Kolik gramů vody o teplotě 100°C musíme nalít do termosky ke kusu ledu o hmotnosti 150g a teplotě 0°C, aby vznikla voda o teplotě 50°C?

Příklady na tání a tuhnutí

VYPAŘOVÁNÍ, VAR A KONDENZACE

PŘÍKLAD 5

Počítat b)

PŘÍKLAD 6 - DÚ

VYPAŘOVÁNÍ



vypařování......přechod látky z kapalného skupenství do plynného skupenství ......při libovolné teplotě ......z volného povrchu ......snižuje si při tom teplota kapaliny (energie přechází do páry)



pára.....molekuly vyletující z kapaliny



skupenské teplo vypařování Lv .....teplo, které musíme dodat kapalině, aby se přeměnila na páru téže teploty



měrné skupenské teplo vypařování l v

  

voda při 0°C : lv = 2,51 MJ.kg-1

voda při 100°C : lv = 2,26 MJ.kg-1

VAR KAPALINY 

intenzivní vypařování nejen z povrchu, ale i uvnitř





teplota varu....teplota, při které se kapaliny vytváří bubliny páry ....závisí na vnějším tlaku normální teplota varu....za normálního tlaku (1013 hPa) s rostoucím tlakem se zvyšuje teplota varu (využívá se v praxi)



měrné skupenské teplo varu.... lv při teplotě varu kapaliny

 

voda při 100°C : lv = 2,26 MJ.kg-1

líh při 78,3°C = var : lv = 0,84 MJ.kg-1

KAPALNĚNÍ (KONDENZACE) 

kapalnění.....obrácený děj k vypařování, pára kapalní ....může nastat na povrchu kapaliny, pevného tělesa nebo ve volném prostoru ....vytváření kapek zlehčují zrnka prachu, částice kouře nebo elektricky nabité částice



skupenské teplo kondenzační .....uvolňuje se při kapalnění



měrné skupenské teplo kondenzační....rovno lv při stejné teplotě

 

PŘÍKLAD

Vypařování a var - příklady

SYTÁ PÁRA A FÁZOVÝ DIAGRAM

PŘÍKLAD 1 

Voda o hmotnosti 10 kg a teplotě 20°C se ohřeje na teplotu 100°C a pak se všechna přemění na páru téže teploty. Jaké celkové teplo soustava přijme? Jaká část z toho připadá na změnu skupenství?

26 MJ, 87%

PŘÍKLAD 2

33g

SYTÁ PÁRA 

rovnovážný stav, kdy se při vypařování kapaliny v uzavřené nádobě přestane zmenšovat objem kapaliny a zvětšovat objem páry



sytá pára..... pára v rovnovážném stavu se svou kapalinou Tlak syté páry nad kapalinou s rostoucí teplotou roste Tlak syté páry nezávisí při stále teplotě na objemu páry

 

SYTÁ PÁRA   

křivka syté páry.....závislost tlaku na teplotě (pro různé látky různá) jde z ní určit teplota varu za daného tlaku

• A....počáteční bod....nejmenší tlak a teplota, při které existuje kapalina a sytá pára v rovnovážném stavu • při zvyšování teploty T roste hustota páry a klesá hustota kapaliny • K....kritický bod....kritický stav látky....mezi kapalinou a sytou párou zmizí rozhraní • při vyšší teplotě než TK (kritická teplota) už látka neexistuje v kapalném skupenství

vnější tlak

teplota varu

voda : TA = 273,16 K (0,01 °C) pA = 0,61 kPa TK = 647,3 K (374,15°C) pT = 22,13 MPa ρK = 315 kg.m-3

FÁZOVÝ DIAGRAM 



  

Znázornění rovnovážných stavů látky Křivka syté páry Křivka tání Sublimační křivka Přehřátá pára pára s nižším tlakem a hustotou než sytá pára téže teploty

FÁZOVÝ DIAGRAM 

Wilsonova mlžná komora – podchlazené syté páry (kondenzace) http://www.youtube.com/watch?v=Py 1nAv28r2c





Bublinková komora – přehřátý kapalný vodík (bublinky páry) Podchlazená voda

PŘÍKLAD 3 

Atmosférický tlak na povrchu Měsíce je menší než tlak odpovídající trojnému bodu vody. Může na povrchu Měsíce existovat soustava molekul H2O jako kapalné skupenství?

Ne

PŘÍKLAD 4 

Při táboření v horách zjistila skupina, že voda v kotlíku vře již při teplotě 95°C. Pomocí MFChT ujistěte, jaký byl v daném místě atmosférický tlak a v jaké nadmořské výšce se skupina nacházela.

845hPa, 1 400m

VODNÍ PÁRA V ATMOSFÉŘE   

Člověk lépe snáší vyšší teplotu při malé hmotnosti páry Vodní pára je ve vzduchu zpravidla přehřátá absolutní vlhkost vzduchu ϕ.....rovno hustotě vodní páry ve vzduchu

ϕ....[velké fí]

 

V....objem vzduchu m...hmotnost vodní páry

relativní vlhkost vzduchu φ.....pro člověka je nejvhodnější 50% až 70% .....měříme vlhkoměry

φ.....[malé fí]

p....tlak vodní páry ve vzduchu ps...tlak syté páry

suchý vzduch : φ = 0% vzduch se sytou vodní párou: φ = 100%

ROSNÝ BOD  

 

charakterizuje vlhkost vzduchu stav popsaný teplotou rosného bodu, na kterou by bylo třeba ochladit vzduch, aby se vodní pára stala sytou při dalším ochlazení sytá vodní pára kondenzuje....vzniká rosa, mlha, mraky je-li teplota rosného bodu nižší než 0°C, vzniká jinovatka či sníh

PŘÍKLAD 5 

Při teplotě 25°C prošel trubicí s hygroskopickou látkou (kys. sírová, chlorid vápenatý) vzduch o objemu 3 m3, čímž se hmotnost látky zvětšila o 42g. Určete absolutní a relativní vlhkost vzduchu při dané teplotě. Hustotu syté vodní páry při uvedené teplotě vyhledejte MFChT.

14 g/cm3, asi 61%

PŘÍKLAD 6 

V uzavřené nádobě je sytá vodní pára hmotnosti 800 g a tlaku 57,8 kPa. Do nádoby vpustíme vodu o hmotnosti 13 kg. Jakou musí mít voda teplotu, aby všechna pára zkapalněla a soustava měla výslednou teplotu 70°C? Měrné skupenské teplo vypařování je 2,29 MJ/kg.

35,5°C

PŘÍKLAD 7

0,41 kJ.kg-1.K-1

ZDROJE 

Prezentace: 

  

   

http://www.gymzl.cz/upload.cs/2/229be4b4_0_struktura_a_vlastnosti _kapalin.ppt

Video: http://www.youtube.com/watch?v=xVOoYT-0L4U&feature=related Podchlazená voda: http://www.youtube.com/watch?v=YW3X-x-F1rw Emanuel Svoboda a kolektiv – PŘEHLED STŘEDOŠKOLSKÉ FYZIKY Příklady: Halliday, Walker, Resnick - Fyzika GOOGLE PBASE.COM/ACCL YOUTUBE