PŘEMĚNY SKUPENSTVÍII.

23. března 2013 VY_32_INOVACE_170309_Premeny_skupenstvi_II_DUM

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová.Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.

Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám,registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

1. Vypařování

2. Var

3. Kondenzace

4. Fázový diagram

5. Vodní páry v atmosféře

• přeměna kapalné látky na plynnou látku

• probíhá na volném povrchu kapaliny a za každé teploty

Rychlost vypařování kapaliny závisí na:

• látce

• teplotě

• velikosti plochy volného povrchu kapaliny

• množství par nad povrchem kapaliny

Vypařování

dále

Jak můžeme zvýšit rychlost vypařování?

Vypařování

dále

Rychlost vypařování se zvýší, pokud zvýšíme teplotu kapaliny, zvětšíme velikost povrchu kapaliny a když vzniklé páry nad kapalinou odstraňujeme (foukáním, odsáváním).

odpověď

Obr.1

Při vypařování získávají molekuly v kapalině kinetickou energii. Molekuly se stále pohybují a některé dosáhnou velké rychlosti, překonají přitažlivé síly, uvolní se a vytvoří páru.

Vypařování

dále

Skupenské teplo vypařování

• teplo potřebné, aby se látka přeměnila v páru téže teploty

• značí se Lv, jednotkou je J

Měrné skupenské teplo vypařování

• značí se lv, jednotkou je J.kg-1

m

Ll vv

Obr.2

Lidské tělo se ochlazuje pocením. Jak je to možné?

Vypařování

dále

Látka při vypařování ztrácí nejrychlejší molekuly a ty se odtrhnou. Zůstávají molekuly pomalejší. Protože teplota látky souvisí s pohybem molekul, dojde k ochlazování. Teplota vypařované kapaliny je poněkud nižší než teplota okolí.

odpověď

Zajímavost:

U národů obývajících teplejší pásma se používají hliněné džbány na vodu. Voda v nich má nižší teplotu, než je teplota okolí. Kapalina, která prosakuje ven hliněnými stěnami, se pomalu vypařuje a odjímá nádobě a kapalině teplo. Rozdíl teplot činí asi 5 °C.

Vypařování

Hliněná nádoba na www.techmania.cz

další kapitolazpět na obsah

• při varu se kapalina vypařuje v celém objemu

• nastává při teplotě varu

Teplota varu• značí se tv

• je závislá na vnějším tlaku

Voda za normálního tlaku vře při 100 °C, pokud zvětšíme vnější tlak na vodu v uzavřené nádobě, budě vřít při teplotě vyšší než 100 °C. Tento poznatek se využívá např. v tlakovém hrnci (120 -130 °C), při výrobě papíru, při výrobě páry a při sterilizaci lékařských nástrojů.

Var

dále

Obr.3

Naopak pokud snížíme vnější tlak na kapalinu, bude vřít při nižší teplotě. Při snížení tlaku na 2.10-4 Pa bude kapalina vřít při 60 °C. Tato skutečnost se využívá při výrobě sirupů, marmelád, cukru a sušeného mléka.

Var

dále

Teploty varu

Obr.4

Měrné skupenské teplo varu se rovná měrnému skupenskému teplu vypařování při teplotě varu.

Var

Měrné skupenské teplo varu na Wikipedii

další kapitolazpět na obsah

• je opačný proces než vypařování

• pára zkapalní v důsledku zmenšování svého objemu nebo snížením teploty

• uvolňuje se skupenské teplo kondenzační

• nastává na povrchu pevné látky např. poklička na hrnci, nebo ve volném prostoru např. oblaka

• vytváření kapek usnadňují drobná zrnka prachu nebo elektricky nabité částice tzv. kondenzační jádra

Kondenzace

dále

Obrázky kondenzace na encyklopedii fyziky

Kondenzace

Obr.5

Obr.6

další kapitolazpět na obsah

Sytá pára (nasycená)

• v uzavřené nádobě se vytvoří rovnovážný stav mezi kapalinou a její parou (tlak i teplota zůstávají konstantní)

• například vzniká nad povrchem chladnoucí kávy nebo v PET láhvi s minerálkou

Fázový diagram

• ukazuje závislost tlaku na teplotě

• popisuje vzájemné přechody mezi různými skupenstvími u určité látky

Fázový diagram

dále

b – ukazuje křivku sublimační, která znázorňuje rovnovážné stavy pevné látky a syté páry. Směřuje od počátku soustavy souřadnic.

c – ukazuje křivku syté páry, která znázorňuje rovnovážné stavy mezi kapalinou a její parou. Začíná v bodě T a končí v kritickém bodě K.

Fázový diagram

dále

Popis fázového diagramu

I – pevné skupenství

II – kapalné skupenství

III – plynné skupenství

a – ukazuje křivku tání, která znázorňuje rovnovážné stavy mezi pevným a kapalným skupenstvím určité látky. Začíná v bodě T a není ukončena.

Obr.7

K – kritický bod, při vyšším tlaku nebo teplotě mizí rozdíl mezi kapalinou a plynem. Látka nemůže existovat v kapalném skupenství. Při této teplotě dochází k supravodivosti některých materiálů.

Hodnoty k pro vodu jsou:

T = 374 ° C, p = 221.10-5 Pa, ρ = 315 kg.m2

Trojný bod • v tomto bodě se stýkají všechny křivky

• znázorňuje rovnovážný stav všech tří skupenství

• např. pro vodu T = 273,16 K a p =0,61 kPa (současně existuje led, voda a pára)

Pozn.:Přehřátá pára – existuje při nižším tlaku a hustotě než sytá pára téže teploty

Fázový diagram

další kapitolazpět na obsah

vodní pára

• vyskytuje se ve spodních vrstvách atmosféry

• její hmotnost se mění v denní, roční době a i v závislosti na zeměpisné poloze

Absolutní vlhkost vzduchu

• je daná podílem hmotnosti vodní páry a jejího objemu

[kg.m-3]

• můžeme ji měřit pomocí hydroskopické látky (H2SO4, CaCl2, ….), která pohlcuje vodní páru a zvětšuje svůj objem

Vodní pára v atmosféře

dále

V

m

Relativní vlhkost vzduchu• je dána podílem mezi okamžitým množstvím vodních par ve vzduchu Φ a

množstvím par, které by měl vzduch při nasycení Φm.

φ = 0 % - suchý vzduchφ = 100 % - vzduch nasycený vodní parou

• měříme vlhkoměrem, který je založen na principu změny délky vlasu v závislosti na vlhkosti vzduchu

Vodní pára v atmosféře

%100m

Vodní pára v atmosféře na encyklopedii fyziky

koneczpět na obsah

POUŽITÁ LITERATURA

ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

CITACE ZDROJŮ

Obr. 1 PASTORIUS. Soubor:Cooking.jpg: Wikimedia Commons [online]. 12 November 2005 [cit. 2013-03-23]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/Cooking.jpg

Obr. 2 USER:MARKUS SCHWEISS. Soubor:Kochendes wasser02.jpg: Wikimedia Commons [online]. 31 March2005 [cit. 2013-03-23]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/Kochendes_wasser02.jpg

Obr. 3 WIKINAUT. Soubor:Pressure cooker.jpg: Wikimedia Commons [online]. 7 October 2008, [cit. 2013-03-23]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/58/Pressure_cooker.jpg

Obr. 4 AMANDA SLATER. Soubor:Sevilleorangemarmalade.jpg: Wikimedia Commons [online]. 13 January 2008 [cit. 2013-03-23]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/Sevilleorangemarmalade.jpg

Obr. 5 MARKUS SCHWEISS. File:Kondensierender Wasserdampf01.jpg: Wikimedia Commons [online]. 18 February 2005 [cit. 2013-03-23]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/45/Kondensierender_Wasserdampf01.jpg

Obr. 6 ACDX. File:Condensation on water bottle.jpg: Wikimedia Commons [online]. 2 April 2007 [cit. 2013-03-23]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/Condensation_on_water_bottle.jpg

CITACE ZDROJŮ

Obr. 7 PAJS. Soubor:Fazovy diagram priklad.svg: Wikimedia Commons [online]. 15 April 2007 [cit. 2013-03-23]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/96/Fazovy_diagram_priklad.svg

Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

Děkuji za pozornost.

Miroslava Víchová