Změna skupenství, Tání a tuhnutí, Sublimace a desublimace Vypařování a kapalnění Sytá pára, Fázový diagram, Vodní pára

Transkript

1 Zěny skupenství átek Zěna skupenství, Tání a tuhnutí, Subiace a desubiace Vypařování a kapanění Sytá pára, Fázový diagra, Vodní pára Zěna skupenství = fyzikání děj, při které se ění skupenství átky Skupenství - pevné, kapané, pynné a jako paza Tání a tuhnutí Tání: Zahříváe i těeso z krystaické átky (ed, kov) zvyšuje se jeho tepota a po dosažení tepoty tání t t se pevná átka přeěňuje na kapanou o stejné tepotě. Pevné aorfní átky (vosk, sádo, sko, pasty) při zahřívání postupně ěknou až se přeění v kapainu. Neají proto určitou tepotu tání.

2 Různé átky ají různé tepoty tání závisé na vnější taku. Tepota tání při norání taku viz MFCHT: kysík -218,4 C ed 0 C oovo 327,4 0 C zato 1 064,4 0 C Některé átky(dřevo, raor) se rozkádají již při tepotě nižší než je tepota tání. Sitiny kovů tají při tepotě nižší než je průěrná hodnota tepot, při níž tají jednotivě. Např. cín t t = 232 C oovo t t = 327,3 C sitina = kepířská pájka t t = 240 C Snižování tepoty tání: ed - rozpouštění soí taje při tepotě nižší než 0 C výhybky u koejí posypané krystaický choride vápenatý nezarzají při pokesu tepoty vzduchu pod 0 C Skupenské tepo tání L t = tepo, které přije pevné těeso již zahřáté na tepotu tání, aby se zěnio na kapainu téže tepoty. L = [ L t ] = J t t Měrné skupenské tepo tání t = tepo, které přije 1 kg pevné átky při tepotě tání, aby se zěni na kapainu téže tepoty. Lt t = [ ] t Měrné skupenské tepo tání: = J kg t kj kg Veká hodnota ěrného skupenského tepa tání edu ed a sníh taje poau. Příkad: Vypočti tepo, které je potřeba dodat těesu z ědi o hotnosti 500 g a tepoty 20 C, aby se roztavio. Tepené ztráty do okoí zanedbáe. 88

3 Tuhnutí: Ochazení se kapaina ění při tepotě tuhnutí v pevné těeso téže tepoty (krystaizační jádra zrna poykrysta, onokrysta). pro cheicky čisté átky patí: tepota tuhnutí = tepota tání při tuhnutí odevzdává kapaina svéu okoí skupenské tepo tuhnutí L t Skupenské tepo tuhnutí: L = t t Měrné skupenské tepo tuhnutí: Pro těeso z téže átky patí: Skupenské tepo tuhnutí = skupenské tepo tání Měrné skupenské tepo tuhnutí = ěrné skupenské tepo tání t = Lt Zěna objeu těesa při tání a tuhnutí: Tání: Obje se: a)zvětšuje většina átek - např. Pb reativní zvětšení je o 3,4% b)zenšuje jen některé átky - např. bisut, geraniu, některé sitiny, ed Tuhnutí: Obje: a) zvětšuje např. voda - reativní zvětšení o 9% b) zenšuje většina átek Využití: voda při tuhnutí zvětší V ed á enší ρ než voda pave na vodě, á nízkou tepenou vodivost nezarzá do houbek ed vzniký při zarznutí zvětší V praskání zdiva, rozrušování ska, potrubí atd. Závisost t t na taku okoního prostředí: Obje se při tání zvětšuje: Tak se zvýší t t se zvýší Obje se při tání zenšuje: Tak se zvýší t t se sníží 89

4 Regeace (znovuzarznutí) oceový drát projde kvádre edu, aniž by ho rozděi na pooviny pod dráte se sníží tepota tání, vzniká voda vniká nad drát, kde je nižší tak a znovu zrzne Subiace a desubiace Subiace: přeěna átky z pevného skupenství přío ve skupenství pynné za běžného atosférického taku subiuje jod, kafr, pevný oxid uhičitý (suchý ed), ed, sníh, vonící a páchnoucí átky Skupenské tepo subiace L s = tepo přijaté pevný těese o hotnosti při subiaci za dané tepoty. L s = s [ L s ] = J Měrné skupenské tepo subiace s = nožství tepa, které přije 1 kg pevné átky při tepotě, při které subiuje. Ls s = J kg s = [ ] 1 závisí na tepotě, při které pevná átka subiuje pro ed H 2 O při tepotě 0 C je = 2,8MJ kg s V uzavřené nádobě subiuje átka tak douho, až se vytvoří rovnovážný stav ezi pevný skupenství a vznikou párou. Např. teroska Desubiace: přeěna átky ze skupenství pynného přío v pevné např. krystaky jodu z jodových par jinovatka z vodní páry za tepoty pod 0 C Vypařování a kapanění Vypařování: vypařování je zěna skupenství kapaného na pynné probíhá za každé tepoty z povrchu kapainy zvýšení rychosti: a)zvýšení tepoty kapainy b) zvětšení povrchu 90

5 c)odstraňování páry nad kapainou rychost vypařování:ether>íh>voda>rtuť Skupenské tepo vypařování L v = tepo, které přije kapaina, aby se přeěnia v páru téže tepoty. pro různé kapainy téže hotnosti je L v různá L = v v Měrné skupenské tepo vypařování = tepo, které přije 1kg kapainy, aby se přeěnia v páru téže tepoty. Lv v = J kg s rostoucí tepotou kesá pro vodu při p=10 5 Pa [ L v ] = J v = [ ] 1 t=0 C t=100 C 0 = 2, 51MJ kg 100 2, 26 = MJ kg Var = kapainu zahříváe při dosažení určité tepoty za daného okoního taku se uvnitř kapainy tvoří bubiny páry zvětšují svůj obje vystupují k povrchu kapainy kapaina se vypařuje z povrchu, ae i uvnitř. Tepota varu t v = tepota, při které za daného vnějšího taku nastává var kapainy. Norání tepota varu = t v za noráního taku Tepota varu vody za noráního taku: t v = 99,98 C = 100 C Tepota varu kapainy závisí na vnější taku. - s rostoucí take se zvyšuje a naopak Měrné skupenské tepo varu = ěrné skupenské tepo vypařování za tepoty varu kapainy. Kapanění (kondenzace) 91

6 obrácený děj k vypařování pára se ění v kapainu: a) zenšování svého objeu nebo b) snížení tepoty při toto ději se uvoňuje skupenské tepo kondenzační ěrné skupenské tepo kondenzační = ěrné skupenské tepo vypařování téže átky při stejné tepotě Sytá pára voda v a) otevřené nádobě postupně se vypaří do prostoru b) uzavřené nádobě na počátku větší počet oeku opouští kapainu než ty, které se vracejí - po určité době se počty vyrovnají sytá pára = pára, která je v rovnovážné stavu se svou kapainou Křivka syté páry graf závisosti taku syté páry na tepotě A = trojný bod (rovnovážný stav kapainy a syté páry) K = kritický bod (kritický stav átky) Fázový diagra = diagra skupenství Vodní pára 92

7 v doních vrstvách zeské atosféry vzniká vypařování oří, jezer, řek, vody v půdě, v rostinách atd. hotnost vodní páry se ění v denní i roční době, s íste na Zei Absoutní vhkost vzduchu: [kg. -3 ] vodní pára ve vzduchu je obvyke pára přehřátá Stane-i se vodní pára sytou, dosáhne nejvyšší ožné vhkosti vzduchu Φ při dané tepotě. Při daší ochazování začne pára kapanět ha, srážky. Reativní vhkost vzduchu: [%] Suchý vzduch φ = 0%. Vzduch zcea nasycený vodní párou φ = 100%. Nejvhodnější vzduch φ = 50% 70%. Rosný bod ϕ = φ = V φ φ charakterizuje vhkost vzduchu je dán tepotou rosného bodu = tepota, při níž se přehřátá vodní pára ění v sytou Z vodní páry vzniká: a) na chadných předětech rosa b) nad povrche zeě ha c) ve větších výškách raky Je-i tepota rosného bodu nižší než 0 C vzniká jinovatka (sníh). Cvičení Tání a tuhnutí 1. Vypočti tepo potřebné k roztavení hiníkového předětu o hotnosti 10 kg a počáteční tepotě 20 C. Tepota tání hiníku je 660 C, ěrná tepená kapacita hiníku 896 J.kg -1. K -1 a ěrné skupenské tepo tání hiníku 400 kj.kg Povrch kauže o obsahu 1,5 2 se při tepotě 0 C pokry souvisou vrstvou edu toušťky 2. Vypočti energii, kterou rznoucí voda předaa při toto ději do okoí. Hustota edu při tepotě 0 C je 918 kg. -3, ěrné skupenské tepo tuhnutí edu je 334 kj.kg -1. Výsedky: 1) 9,7 MJ 2) 0,92 MJ 93

8 Subiace a desubiace 1. Vypočti cekové přijaté tepo jednoho kiograu edu o tepotě 0 C a norání taku, který subiova na vodní páru téže tepoty. (Pro ed je při 0 C ěrné skupenské tepo subiace 2,83 MJ.kg -1.) Výsedky: 1) 2,83 MJ Vypařování a kapanění 1. Voda o hotnosti 10 kg a tepotě 20 C se ohřeje na 100 C a pak se všechna přeění na páru téže tepoty. Jaké cekové tepo soustava přije? Jaká část z toho připadá na zěnu skupenství? 2. Vodní pára o hotnosti 2,2 kg a tepoty 100 C zkapaní a vzniká voda zchadne na tepotu 25 C. Vypočti tepo, které při toto ději předá voda do okoí. Výsedky: 1) 26 MJ, 87% 2) 5,7 MJ Vodní pára 1. Při tepotě 25 C proše trubicí s hydgroskopickou átkou vzduch o objeu 3 3, číž se hotnost hygroskopické átky zvětšia o 42 g. Urči absoutní a reativní vhkost vzduchu při uvedené tepotě. Pode tabuek á sytá vodní pára při tepotě 25 C hustotu kg. -3. Výsedek: 1) kg. -3, 61 % 94