Vyparovanie vody

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Vyparovanie vody Každej kvapaliny v otvorenej nádobe časom ubúda. Kvapalina sa za každej teploty na svojom povrchu mení na pary - vyparuje sa. Vyparovanie sa na povrchu kvapaliny so stúpajúcou teplotou zväčšuje. - PowerPoint PPT Presentation

Text of Vyparovanie vody

  • Vyparovanie vodyKadej kvapaliny v otvorenej ndobe asom ubda. Kvapalina sa za kadej teploty na svojom povrchu men na pary - vyparuje sa. Vyparovanie sa na povrchu kvapaliny so stpajcou teplotou zvuje.

    Pri topen (tuhnut) tuh ltka aj kvapalina s pod rovnakm tlakom (zvyajne barometrickm), km pri vyparovan napr. vody z vonho povrchu, para nepodlieha barometrickmu tlaku. Pod tlakom (naptm) pary sa rozumie tlak, ktorm sa para difziou ri do vzduchu. Na zistenie vyparovania je preto potrebn pre paru zabezpei meraten tlak, a to je mon len v uzatvorenom priestore nad kvapalinou.

    Para, ktor pri danej teplote nemen tlak ani vtedy, ke sa men jej objem, je para nasten jej tlak je tlakom alebo naptm nastenej pary.

    Kvapalina a jej nasten para s v rovnovhe pri uritej teplote, len uritom tlaku.

  • Kvapalina a jej nasten para s v rovnovhe pri uritej teplote, len uritom tlaku.Tab. 1. Tlak nastenej vodnej pry v zvislosti od teploty

    m je teplota vody nasvanej poiarnym erpadlom vyia, tm vy je tlak nastench vodnch pr, a tm je niia sacia schopnos poiarneho erpadla. Zverom mono kontatova e pri dokonale tesnom erpadle a sacom veden a za predpokladu dokonalej tekutosti a istoty vody, aby sme vodu tepl 100 C pri normlnom barometrickom tlaku 0,102 MPa vbec nenasali (jej tlak nastench pr je tie 0,102 MPa tab.1), erpadlo by nasvalo len vodn pru.Aj ke sa zd, e pri rovnovnom stave medzi kvapalinou a jej parou sa ni nedeje, predsa s molekuly kvapaliny v ustavinom pohybe. Niektor molekuly vyletuj z povrchu kvapaliny - vyparuj sa a niektor molekuly sa do kvapaliny vracaj.

    Teplota (C)0102030405060708090100Tlak (kPa)0,581,182,264,227,3611,32031,342,169,9101,9

  • Var vody

    Ke sa tlak nastench pr kvapaliny vyrovn vonkajiemu tlaku, men sa kvapalina na paru nielen na povrchu, ale v celom objeme. Prejav sa to zvltnym zmietavm pohybom, ktor vznik tm, e sa v kvapaline tvoria bublinky pary vystupuj na povrch. Tento stav kvapaliny sa nazva var. Prslun teplota sa nazva teplota varu za danho tlaku. So zvislosou tlaku nastench pr od teploty svis aj zvislos teploty od vonkajieho tlaku.

    Tab. 2. Teplota varu vody za rzneho tlaku.

    Teplota (C)05101520253044,75969,376818589929699100Tlak (kPa)0,490,780,981,472,163,044,419,819,629,439,24958,868,678,488,398,1102

  • Dleitou problematikou v poiarnej praxi je nasvanie vody z prirodzenho zdroja poiarnymi odstredivmi erpadlami. Nasvanie vody sa deje na zklade rozdielu tlakov, barometrickho, psobiaceho na hladinu vody v prirodzenom vodnom zdroji a tlaku v najvyom mieste sacieho prierezu obenho kolesa odstredivho erpadla.Maximlna teoretick geodetick sacia vka odstredivho erpadla zodpovedajca normlnemu barometrickmu tlaku 0,102 MPa pri teplote vody 0 C by bola 10,33 m. Tto vku v skutonosti nie je mon dosiahnu, pretoe jej vekos je podmienen niektormi dleitmi faktormi (tlak, teplota).

  • Viskozita kvapaln

    Viskozita kvapaln je dleit fyziklna vlastnos, ktor ovplyvuje prcu hydraulickch strojov.Zo sksenost vieme, e voda v koryte rieky, alebo v potrub prdi najrchlejie v strede toku. Prdenie kvapaln si predstavujeme ako posvanie jednotlivch vrstiev kvapaln v smere prdu (obr. 1).Rchlejia vrstva strhva pomaliu do rchlejieho pohybu a opane, pomalia zdriava rchlejiu. Jednotliv vrstvy kvapaln sa po sebe posvaj.Posvanm sa jednotlivch vrstiev kvapaliny po sebe vznik odpor proti posvaniu, ktormu hovorme vntorn trenie.

    Obr. 1. Zmena rchlosti prdenia v zvislosti od polohy astice kvapaliny.

  • Na stynej ploche Sdvoch vrstiev obr. 2 vznik naptie t , ktor zvis od rozdielu rchlosti Dc obidvoch vrstiev anepriamo od ich vzdialenosti Dl. Vekos naptia je dan vzahom:

    Obr. 2. Vznik naptia t na stynej ploche vrstiev kvapaliny.

    Kontanta innosti h je sinite vntornho trenia, tzv. dynamick viskozita. Hlavnou jednotkou dynamickej viskozity je l pascal sekunda (pa.s) a znamen viskozitu kvapaliny, v ktorej pri rozdiely rchlosti Dc = l m/s proti prdu vznik rovnobene s rchlosou tangencilne naptie t = l MPa.

  • Kinematick viskozita n, vyjadruje viskozitu kvapaliny so zreteom na jej mern hmotnos (hustotu). Je uren pomerom dynamickej viskozity h a mernej hmotnosti r.

    Hlavnou jednotkou kinematickej viskozity je: l tvorcov meter za l sekundu (l m2s-1).

    Kinematick viskozitu l m2/s m kvapalina s dynamickou viskozitou rovnou 1 Pa.s ahustotou 1 kg/m3Viskozita kvapaln sa obvykle uruje Engelerovmi (E), Sayboltovmi (S) a Redwoodovmi (R) stupami. Prstroje na meranie viskozity sa nazvaj viskozimetre.

    Tekutosou (fluiditou) kvapaln rozumieme prevrten hodnotu dynamickej viskozity.

  • Tlak atlakov sila.

    Tlakom p (obr. 3) rozumieme silu F rovnomerne spojite rozloen a psobiacu kolmo na jednotku plochy S.

    Obr. 3. Tlak a tlakov silaZkladnou jednotkou tlaku v sstave jednotiek SI je: l newton na l tvorcov meter (N/m2 = Pa)Doasnmi jednotkami pouvanmi v poiarnej praxi s:l kilopond na l tvorcov centimeter - l kp/cm2 l meter vodnho stpca l mH2OMedzi tmito jednotkami plat prevodov vzah:1 kp/cm2 = 10 m H2O = 0,1 MPa

  • Tlak vznik:vlastnou tiaou,vonkajou silou,vlastnou tiaou a vonkajou silou,rozdielom mernch tia.

  • Torricelliho pokus (princp nasvania vody)Mme trubicu ponoren do kvapaliny ( obr. 4 ). Pri pohybe piesta smerom nahor zistme, e kvapalina v trubici stpa a zapluje priestor pod piestom. Vysvetlenie tohto javu urobil taliansky fyzik Torricelli, ktor dokzal, e na hladinu kvapaliny v ndri psob tlak vzduchu tzv. barometrick tlak b. Pohybom piesta nastalo v trubici zriedenie vzduchu.

    Obr. .4: Torricelliho pokus

    Rozdielom tlaku pod piestom abarometrickho tlaku zaala kvapalina stpa avystupovala do vky H, ktor zodpoved rovnovhe medzi tlakom barometrickm atlakom danm stom tlaku spsobenho vkou H kvapalinovho stpca atlaku zriedenho vzduchu pod piestom. Pri nulovom tlaku vzduchu pod piestom nm vka kvapalinovho stpca H zodpoved barometrickmu tlaku b. Torricelli dokzal, e barometrick tlak udral v trubici ortuov stpec vysok 760 mm a vodn stpec vysok 10,33 m. V poiarnej praxi meme uvaova hodnotu normlneho barometrickho tlaku:b = 0,1 MPa (= 10,33 mH2O)

  • Z Torricelliho pokusu vyplvaj pre ns dva dleit zvery:1. rozdiel tlakov je podmienkou pohybu kvapaln (princp nasvania adopravy vody poiarnymi erpadlami)2. teoretick najvia mon sacia vka nasatia vody poiarnych erpadiel pri normlnom barometrickom tlaku b = 0,1 MPa je zsgt = 10,33 m

    Barometrick tlak kles s narastajcou nadmorskou vkou.

    Hodnoty strednho barometrickho tlaku b ( kPa ) s pre rzne nadmorsk vky h ( m ) pri teplote 0 C vtabuke . 4.

    Tab. 4. Stredn barometrick tlak pre rznu nadmorsk vku.

    Nadmorsk vka h (m)01002003004005006007008009001000130015001700Barometrick tlak p (kPa)101,3100,198,997,896,695,594,293,292,290,289,886,784,582,4Teoretick sacia vka (m)10,3310,2110,19,979,859,749,619,59,49,29,168,848,628,4

  • Hydrostatick tlak.V kvapalinch bva tlak asto vyvolan silami, ktor psobia priamo na teplotu kvapaliny a nie na jej povrch. Najznmejm prpadom, ktorm sa budeme zaobera, je inok zemskej tiaovej sily na jednotliv astice kvapaliny.Tlak vyvolan vlastnou tiaou kvapaliny budeme nazva hydrostatick tlak. Vkvapalinch svou hustotou je tlak vy1. Hydrostatick tlak narast priamomerne s hbkou h.2. Hydrostatick tlak narast s priamomernou hustotou r kvapaliny.Ak si predstavme rozsiahlu vrstvu kvapaliny a v nej v hbke h vodorovn dno (obr. 5) vidme, e nad asou dna o ploche S spova stpec kvapaliny objemu S.h s tiaou S.h.r.g. Touto silou tla kvapalina na plochu dna s vekosou S, a preto tlak na dno v hbke h je ph.

    Obr. .5: Tlak atlakov sila na dno ndoby

  • Vzorec na vpoet hydrostatickho tlaku.Kde: ph hydrostatick tlakS plochah hbkar hustotag tia

    Tlak na dno zvis len od hbky dna a od mernej hustoty r kvapaliny. Na vodorovn dno plochy S psob tlakov sila.Kde: F silaS plochah hbkar hustotag tia

  • Absoltny tlak, pretlak, podtlak aich meranie.Na vonu hladinu kvapaliny ako vieme psob atmosfrick tlak b vzduchu, ktorho hodnota kole okolo 0,1 MPa.Vsledn tlak kvapaliny a vzduchu psobiaceho na hladinu je tzv. absoltny tlak pa. Absoltny tlak prostredia je teda tlak vzhadom kvzduchoprzdnemu priestoru (vkuu). Plat vzah pa = b + ph.Pretlak ppr je tlak, oktor je tlak uvaovanho prostredia vy ako tlak barometrick ppr = pa - b Podtlak ppo je tlak, ktor udva rozdiel medzi tlakom barometrickm aabsoltnym tlakom uvaovanho prostredia ppo = b - pa Pretlak meriame prstrojmi, tzv. manometrami M, umiestnenmi na vtlanch hrdlch poiarnych erpadiel.Podtlak meriame prstrojmi, tzv. vkuometrami V, umiestnenmi na sacch hrdlch poiarnych erpadiel.

  • V sacch hrdlch poiarnych erpadiel nm tlakov pomery kontroluje tzv. manovkuometer (MV), ktor me mera jednak podtlak (pri nasvan vody) a jednak pretlak (pri odbere vody z tlakovho zdroja napr. z hydrantu alebo z inej poiarnej striekaky).

    Obr. 6. Meranie pretlaku a podtlaku na poiarnom erpadle.

  • Pascalov zkon.

    Ak tlame piestom na vodu, ktor celkom vypa ndobu s otvorom (obr. 7), voda strieka rovnako prudko vetkmi otvormi nezvisle od ich smeru a ak je hydrostatick tlak vyvolan vlastnou tiaou kvapaliny oproti tlaku vyvolanmu vonkajou silou F zanedbaten, strieka rovnako nezvisle od polohy otvorov.Tlak vyvolan v kvapaline vonkajou silou (piestom) sa ri rovnomerne vetkmi smermi.Zkladn vznam Pascalovho zkona je v tom, e tlak vyvolan vonkajou silou zvis len od vekosti plochy, na ktor sila psob a nie od hbky a hustoty kvapaliny.Dleit je aj zistenie, e tlakov sila v kvapaline nezvis od smeru, v danom mieste je vo vetkch smeroch na rovnak plochu kontantn.

    Obr. 7. Pascalov zkon

  • Najznmejm strojom zaloenm na pri