Zmena skupenstva látok

Prepis

1 1. Keď má sústava v rovnovážnom stave vo vrtkých častiach rovnaké fyzikálne a chemické vlastnosti, napr. rovnakú hustotu, štruktúru, rovnaké chemické zloženie, nazýva sa fáza. Prechod látky z jednej fázy do druhej sa volá fázová premena. 2. Aj v jednom skupenstve môžu existovať viaceré fázy feromagnetizmus a paramagnetizmus Topenie 3. Topenie je dej, pri ktorom sa mení pevné skupenstvo látky na kvapalné. 4. Tuhnutie je dej, pri ktorom sa mení kvapalné skupenstvo látky na pevné. 5. V kryštalickej látke prebieha topenie a tuhnutie istej látky pri rovnakej teplote (pri teplote topenia t t ) 6. Teplota topenia závisí od druhu látky a od tlaku. 7. Pri topení teleso prijme teplo z okolia, pri tuhnutí teleso odovzdá teplo okoliu. 8. Skupenské teplo topenia L t je teplo, ktoré prijme teleso z kryštalickej látky s určitou hmotnosťou pri teplote topenia, aby sa premenilo na kvapalinu tej istej teploty. 9. Skupenské teplo topenia závisí od hmotnosti telesa a od druhu látky. Túto vlastnosť látok označením merného skupenského tepla topenia l t 10. Merne skupenské teplo je teplo, ktoré ak prijme teleso s m=1kg pri teplote topenia, premení sa na kvapalinu s tou istou teplotou 1

2 11. Krivka topenia 12. Na obrázku 1 je táto krivka znázornená pre tuhé látky typu olovo, na obrázku 2 pre látku typu ľad H 2 O. 1 2 Tuhnutie 13. Teplota tuhnutia je pre kryštalické látky rovnaká, ako teplota topenia. 14. Teplo, ktoré kvapalina odovzdá pri tuhnutí, sa nazýva skupenské teplo tuhnutia, jeho veľkosť je pre rovnakú látku rovnaká ako skupenské teplo topenia. 15. Vznik kryštalizačných zárodkov vznik polykryštalickej látky 16. Vznik monokryštálu zárodok - malý monokryštál ťahanie z taveniny. Sublimácia 17. Premena látky z pevného skupenstva priamo na plynné skupenstvo sa volá sublimácia. Opačný dej je desublimácia. Pri normálnom tlaku sublimuje napr. jód, gáfor, naftalín, tuhý oxid uhličitý, ľad. 18. Merné skupenské teplo sublimácie ls, je definované vzťahom: 19. Kde L s je skupenské teplo sublimácie prijaté látkou s hmotnosťou m na jej sublimáciu pri danej teplote. 20. Merné skupenské teplo sublimácie závisí od teploty, pri ktorej látka sublimuje. 21. Rýchlosť sublimácie je tým vyššia, čím je: a. vyššia teplota zahrievanej latky, b. nižší tlak c. menšia vzdialenosť medzi zahrievanou látkou a ochladzovanou plochou 22. Keď je sublimujúca látka s dostatočnou hmotnosťou v uzavretej nádobe, sublimuje tak dlho, až sa medzi pevnou fázou a parou utvorí rovnovážny stav. Vzniknutá para sa nazýva nasýtená para. 23. Závislosť tlaku nasýtenej pary od teploty vyjadruje sublimačná krivka. Každý bod tejto krivky súčasne znázorňuje rovnovážne stavy medzi pevnou látkou a jej nesýtenou parou. 24. Sublimačná krivka končí v bode A, v ktorom sa začína krivka topenia tej istej látky 2

3 Vyparovanie 1. Niektoré molekuly na voľnom povrchu majú takú energiu, že sú schopné prekonať povrchovú energiu. Kvapalinu opúšťajú najrýchlejšie molekuly, zmenšuje sa stredná energia molekúl - kvapalina sa ochladzuje. 2. V uzavretej nádobe po istom čase nastane stav dynamickej rovnováhy. Počet vyparených molekúl za istý čas je rovný počtu molekúl ktoré sa do kvapaliny za ten istý čas vrátia. 3. Para, ktorá je v stave dynamickej rovnováhy so svojou kvapalinou sa nazýva nasýtená para. 4. kvapalina s hmotnosťou m pri premene na paru s rovnakou teplotou, musí prijať skupenské teplo vyparovania L V 5. l v - merné skupenské teplo vyparovania. Var 6. Var kvapaliny nastáva v okamihu, keď tlak nasýtených pár spolu s tlakom vzduchu vo vznikajúcich bublinách mierne prekročí hodnotu atmosférického tlaku nad voľnou hladinou kvapaliny. Za tejto podmienky začína bublina v kvapaline stúpať a uvedený pohyb bublín klasifikujeme ako var vody. 7. Var = vyparovanie v celom objeme (na povrchu i vo vnútri) kvapaliny p 1 > p a a. p1- tlak nasýtenej pary v bublinkách b. p a - vonkajší atmosférický tlak 8. t v - teplota varu a. iná pre rôzne kvapaliny b. veľkosť závisí priamoúmerne od tlaku nad kvapalinou 9. Graf závislosti tlaku nasýtenej pary od jej teploty - Krivka nasýtených pár: 3

4 10. Bod A - teplota T A je teplotou tuhnutia pri tlaku p A. 11. Bod K - pri teplote vyššej ako TK neexistuje kvapalina Kvapalnenie (kondenzácia) 12. Pri kondenzácii plynná látka odovzdá svojmu okoliu skupenské kondenzačné teplo. Fázový diagram 13. Krivku topenia, sublimačnú krivku a krivku nasýtenej pary pre danú látku možno znázorniť do tej istej súradnicovej sústavy s osami T a p. Vznikne graf, ktorý sa volá fázový diagram. Každý bod roviny fázového diagramu znázorňuje istý stav látky pri zvolenej termodynamickej teplote T a tlaku p. 14. A Trojný bod. Znázorňuje rovnovážny stav pevnej, kvapalnej a plynnej fázy tej istej látky. Teplota trojného bodu vody (TA=273,16 K) je základnou teplotou termodynamickej teplotnej stupnice. 15. K Kritický bod kvapaliny je hodnota teploty a tlaku vo fázovom diagrame, pri najvyššej teplote (kritickej teplote) pri ktorej ešte môže koexistovať kvapalná fáza. Pri teplotách vyšších ako je kritická nemôže kvapalina existovať ani pri ľubovoľne veľkom tlaku. 16. Krivky kt, kp, ks rozdeľujú rovinu fázového diagramu na tri oblasti I, II, III. Keď je bod určujúci stav látky v oblasti I, látka je v pevnom skupenstve; body v oblasti II znázorňujú rozličné stavy kvapaliny. Body, ktoré patria do oblasti III, t.j. body ležiace pod krivkou nasýtenej pary a sublimácie, zodpovedajú plynnému skupenstvu látky, ktoré má nižší tlak ako nasýtená para s rovnakou teplotou. Toto plynné skupenstvo sa nazýva prehriata para. 4

5 Vodná para v atmosfére 1. Absolútna vlhkosť vzduchu: [kg m -3 ] m hmotnosť vodnej pary V objem vzduchu, v ktorom sa daná vodná para nachádza (Určíme napr. pohltením vodnej pary hygroskopickou látkou a jej zvážením) 2. Vodná para vo vzduchu je zvyčajne prehriatou parou. 3. Relatívna vlhkosť vzduchu: [%] Absolútna vlhkosť vzduchu Maximálna hodnota absolútnej vlhkosti vzduchu pri danej teplote sa rovná hustote nasýtenej vodnej pary s rovnakou teplotou. 4. Optimálna relatívna vlhkosť vzduchu pre človeka je 50% - 70%. 5. Pri teplote t r teplote rosného bodu sa vodná para stane nasýtenou a pri ďalšom znižovaní teploty začne kvapalnieť. 5