Změny skupenství látek Flashcards
Sublimace jednoduše
Pevná látka na plyn
Desublimace jednoduše
Plyn na pevnou látku
Kondenzace jednoduše
Plyn na kapalin
Tání
Přechod pevného tělesa ze skupenství pevného v kapalné po dosažení teploty tání
Graf závislosti teploty krystalické látky na dodávaném teple
- Zahříváme těleso, jeho teplota se zvyšuje do teploty tání
- Teplota se nemění, dokud všechna látka neroztaje
- Teplota kapaliny vrůstá
Skupenské teplo tání
Značka Lt (dolní index)
Teplo, které přijme pevné těleso již zahřáte na teplotu tání, aby se změnilo na kapalinu téže teploty
Měrné skupenské teplo tání
lt (malé L, spodní index t)
Množství tepla, které přijme 1 kg pevné látky při teplotě tání, aby se změnil na kapalinu téže teploty
Tání z pohledu molekulové fyziky
Latka přijímá teplo, zvyšuje se Ek
Porušuje se vazba a částice se uvolňují ze svých Rovnovážných poloh
Mřížka se rozpadne, látka taje
Graf závislosti teploty amorfní látky na dodávaném teple
Nemají určitou teplotu tání, postupne měknou
Vosk, sádlo, plasty
Tuhnutí
Přechod kapalného tělesa ze skupenství kapalného ve skupenství pevné téže teploty
teplota tuhnutí = teplotě tání
Skupenské teplo tuhnutí
Teplo, které kapalina odevzdává okolí
Během tuhnutí zůstává teplo konstantní, i když teplo kapalině odebíráme
Měrné skupenské teplo tuhnutí
= měrné skupenské teplo tání
Ochlazování kapaliny z pohledu molekulové fyziky
Po dosažení teploty tuhnutí začnou vznikat jádra a na ně se nalepují další pravidelně uspořádané částice
(Z jednoho zárodku = jádra vznikne monokrystal)
Při tání látky jak mění svůj objem?
Většina látek (parafín, Pb, Cd aj.) zvětšují objem
Některé látky (led, Bi, Ge, slitiny) zmenšují svůj objem
Na čem závisí teplota tání krystalické mřížky?
Na okolním tlaku
S roustoucím tlakem teplota tání
U většiny látek roste (a roste i objem)
U některých látek klesá (a klesá i objem)
Regelace
Znovuzamrznutí ledu
Příklad: Máme ležatě položený válec ledu a na něj zavěsíme na provázku dvě závaží
Sublimace
Přímý přechod látky ze skupenství pevného do skupenství plynného (jód, kafr, suchý led - vonící či páchnoucí PeL)
Látka teplo přijímá
Desublimace
Přímý přechod látky ze skupenství plynného do skupenství pevného
(jinovatka, krystalky jódu)
Látka teplo odevzdává
Měrné skupenské teplo sublimace
= měrné skupenské teplo desublimace
Ls (dolní index s)
Skupenské teplo přijaté při sublimaci (odevzdané při desublimaci) tělesem o hmotnosti m
Závisí na teplotě
Vypařování
Přechod z kapalného skupenství v plynné
Probíhá na povrchu kapaliny za každé teploty (když je v kapalném skupenství)
Kapalina odebírá teplo ze svého okolí
Pára
Plyn vzniklý při vypařování
Skupenské teplo vypařování
Lv (dolní index v), jednotka J
Teplo, které musí kapalina při teplotě varu přijmout, aby se přeměnila v plyn téže teploty
Měrné skupenské teplo vypařování
lv (malé L, dolní index v), jednotka J*kg na -1
Udává množství tepla, při které přijme 1 kg kapalné látky při teplotě varu, aby se změnil v plyn téže teploty
S rostoucí teplotou klesá skupenské teplo vypařování
Var
Vypařování kapaliny, které vzniká při zahřívání kapaliny nejen na povrchu, ale i uvnitř
(vytvářejí se bublinky syté páry, které zvětšují svůj objem a vystupují k povrchu)
Teplota varu je závislá na
Druhu kapaliny
S rostoucím tlakem se zvyšuje
Rychlost vypařování závisí na
Druhu kapaliny, teplotě kapaliny, ploše volného povrchu, odsávání
Var při vyšším tlaku příklad
Sterilizace chirurgických nástrojů při 130 °C, zavařování, papiňák
Var při nižším tlaku příklady
Vakuové nádoby pro výrobu cukrů, sirupů, léků, kondenzovaného mléka, využití vývěv
Vypařování z pohledu molekulové fyziky
Molekuly vykonávají tepelný pohyb, některé uniknou do prostoru nad kapalinou, některé se vrátí do kapaliny
V otevřené nádobě je počet molekul vracejících se do kapaliny menší
Kapaliny ubývá, páry přibývá
Snižuje se teplota kapaliny, protože ji opouštějí ty nejrychlejší částice
Kondenzace
= kapalnění
Obrácený děj k vypařování
Pára se snížením teploty mění v kapalinu
Uvolňuje se skupenské teplo kondenzace
Měrné skupenské teplo kondenzace = měrnému skupenskému teplu vypařování (téže látky při stejné teplotě)
Příklady kondenzace
Mraky
Sytá pára
Vzniká při vypařování do uzavřeného prostoru
Je pára, která je v RS se svou kapalinou
Vzduch je nad povrchem vody párou nasycen
Při určité teplotě dojde k rovnováze mezi vypařováním a kapalněním
Objem kapaliny a páry se nemění, tlak a teplota soustavy zůstává konstantní
Závisí tlak syté páry na objemu páry?
Při stále teplotě ne
Zvětší-li se izotermicky objem prostoru nad kapalinou
část kapaliny se vypaří a opět se vytvoří rovnovážný stav.
Zmenší-li se izotermicky objem prostoru nad kapalinou
část kapaliny zkapalní a opět se vytvoří rovnovážný stav.
Liší se od ideálního plynu: Boylův-Mariottův zákon neplatí
Tlak sté páry nad kapalinou roste když
Roste teplota SP
Roste teplota kaapliny a její syté páry
Roste energie vnitřní energie soustavy
Další část kapaliny se vypaří
Vzroste hustota molekul syté páry
Současně se zvětší střední rychlost jejich molekul
Křivka syté páry
Graf závislosti tlaku syté páry na teplotě
Teplota kritického bodu
Tk
Nejvyšší teplota, při které látka existuje v kapalném skupenství, zmizí rozhraní a látka se stane stejnorodou
Trojný bod a jeho teplota
A
Charakterizuje rovnovážný stav pevné látky, kapaliny a syté páry, při této teplotě existuje látka ve všech třech skupenstvích
TA - minimální teplota, kdy existuje látka v kapalném stavu
Křivka tání
Závislost teploty tání na vnějším tlaku
Každý bod křivky charakterizuje RS pevné látky a kapaliny (není ukončena)
Sublimační křivka
Každý bod křivky charakterizuje RS pevné látky a syté páry
Přehřátá pára
Má nižší tlak a hustotu než sytá pára téže teploty
Vznik přehřáté páry
Zvětšením objemu (snížením tlaku) bez přítomnosti kapaliny při konstantní teplotě
Zahříváním syté páry bez přítomnosti kapaliny (při konstantním tlaku)
Co platí pro přehřátou páru?
Stavová rovnice
Tím víc, čím víc se liší od syté páry
1 - 2 - 3 přechod ve fázovém diagramu
Izotermický děj
Zvýšení tlaku (komprese)
1. přehřátá pára, 2. sytá pára, 3. kapalina
4 - 5 - 6 přechod ve fázovém diagramu
Izobarický děj
Roste teplota
4. pevná látka
5. RS
6. kapalina
Bod P ve fázovém diagramu
Rovnovážný stav plynného skupenství (má větší teplotu než teplotu kritického bodu)
Chceme-li látku zkapalnit, je třeba ji ochladit pod teplotu kritického bodu
Čeho využívá chladnička?
Snížení teploty vypařováním za sníženého tlaku
Chladící látka
(dřív freon, dnes izobutan)
se za sníženého tlaku vypařuje ve výparníku a přitom odebírá teplo Q2 z chladícího prostoru
na jiném místě chladící látka kondenzuje při vyšším tlaku a odevzdává okolí teplo L(kondenzace)
Chladící faktor (topný faktor)
Je účinnost cyklu
Chladnička
Chladící tekutina je hnána kompresorem trubkou ve
tvaru smyčky vedené po zadní stěně chladničky.
Cyklus začíná s chladící tekutinou ve formě nízkotlaké
páry.
Ta vstupuje do kompresoru a v něm se adiabaticky
stlačuje na teplotu vyšší, než je teplota okolí
chladničky.
Ohřátá pára vycházející z kompresoru se ochlazuje
v chladících závitech na zadní stěně chladničky.
Tady odevzdá pára teplo do okolního vzduchu
a kondenzuje na kapalinu díky vysokému tlaku, pod
kterým tekutina v trubkách proudí.
Zkondenzovaná kapalina pod tlakem prochází expanzním
ventilem do výparníku, který je v chlazeném prostoru
chladničky.
Z výparníku kompresor odsává páry, které nad kapalinou
vznikají.
To vede k intenzivnějšímu vypařování kapaliny a k odebírání
tepla (skupenského tepla kondenzačního) z prostoru
výparníku.
Teplota kapaliny v trubkách v prostrou výparníku proto klesá.
Pára, která se v trubkách ve výparníku vypařila, má nižší
teplotu, než je teplota okolního prostoru (výparníku). Proto
pára absorbuje teplo z prostoru výparníku a ohřívá se.
Z prostoru výparníku tak odebírá teplo a ochlazuje vnitřní
prostory chladničky až na teplotu -20 O C.
Ohřátá pára se vrací do kompresoru a celý cyklus se opakuje.
Tepelné čerpadlo
Funguje jako obrácená chladnička
Nemrznoucí směs odebírá energii z nízkopotenciálního
zdroje (ze země, z vody nebo ze vzduchu)
následně je směs stlačena kompresorem, a tím se zahřeje
předá teplo do topného systému domu, ohřevu teplé
vody, …
směs expanduje a vrací se zpět na začátek
Čerpadlo odebírá teplo ze zdánlivě chladného okolí
a zásobuje jím obydlí.
Je hmotnost vodní páry stejná?
Ne
Mění se během dne, roku a podle místa
(co je toto za informaci?)
Absolutní vlhkost vzduchu
Značka Φ, jednotka kg*m na -3
Vodní pára o hmotnosti m ve vzduchu a o objemu V
Určení vlhkosti vzduchu
Vzduch necháme projít hygroskopickou látkou o m1
Látka pohltí vodní páru a zvětší svou hmotnost na m2
m = m2 - m1
Relativní vlhkost vzduchu
Udává, jak se stav vodní páry liší od stavu syté vodní páry
Ideální relativní vlhkost vzduchu pro člověka?
50 - 70 procent
Rosný bod
Stav popsaný teplotou rosného bodu tr (spodní index r)
Vlasový vlhkoměr
Lidský vlas zbavený tuku mění při změně vlhkosti délku
teplota rosného bodu
Teplota, na kterou by bylo třeba izobaricky ochladit vzduch, aby se vodní pára stala sytou vodní párou
Při dalším snižování teploty už pára kapalní, vzniká rosa, mlha, při teplotách pod 0 °C jinovatka, sníh
Vlhkoměry
Vlasový vlhkoměr a psychrometr
Psychrometr
Dva teploměry, jeden vlhčen kapalinou
Vlhký teploměr ukazuje jinou teplotu než suchý, rozdíl
teplot se nazývá psychrometrická diference a je nepřímo
úměrná relativní vlhkosti
Proč taje ledovec odspodu?
Vlivem tlaku se snižuje teplota tání
Je nebezpečnější
opaření párou nebo
stejně teplou vodou?
Proč?
Párou.
Ta navíc předává tělu
skupenské teplo
kondenzační
Jak zjistíte odkud vane
vítr?
Nasliníme si prst… ,
prouděním vzduchu se
odpařuje slina na jedné
straně rychleji a cítíme chlad
Proč se schnoucí sádra
zahřívá?
…chemická reakce, kterou
sádra přechází do nižšího
energetického stavu
a uvolňuje teplo do okolí
Sifonové bombičky
jsou po upotřebení
studené a mokré?
Proč?
Oxid uhličitý adiabatickou
expanzí ochladí bombičku
a na jejím povrchu
kondenzuje vodní pára
Proč se vrány v zimě
houfují na zamrzlých
rybnících?
Aby se ohřály. Led při
tuhnutí uvolňuje skupenské
teplo
Proč jsou větší města
častěji zahalena
mlžným oparem?
V ovzduší je více prachových
částic, kouře, saze, na kterých
kondenzuje vodní pára
Proč voda hasí oheň?
1) Vypařováním vody se látce
odebere teplo.
2) Vodní pára má větší objem
(1000 x) oproti vodě a vytlačí
z prostoru ohně vzduch
V oblasti vysokého
tlaku je teplo a obloha
bez mraků. Proč?
Vzduch se rozpíná do oblasti
nízkého tlaku a na jeho místo
proudí shora z atmosféry suchý
vzduch, který se adiabatickou
expanzí ohřívá
