Změna skupenství Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012 Jméno zhotovitele: Ing. Iva Procházková

Transkript

1 Název a adresa školy: Střední škola průmyslová a uměleká Opava příspěvková organizae Praskova 399/8 Opava 7460 Název operačního programu: OP Vzdělávání pro konkureneshopnost oblast podpory.5 Registrační číslo projektu: Z..07/.5.00/34.09 Název projektu SŠPU Opava učebna IT Typ šablony klíčové aktivity: III/ Inovae a zkvalitnění výuky prostřednitvím IT (0 vzdělávaíh materiálů) Název sady vzdělávaíh materiálů: ME IIIb Popis sady vzdělávaíh materiálů: Mehanika III hydrodynamika a termomehanika 3. ročník. Sada číslo: G Pořadové číslo vzdělávaího materiálu: 0 Označení vzdělávaího materiálu: (pro záznam v třídní knize) VY_3_INOVAE_G 0 Název vzdělávaího materiálu: Změna skupenství Zhotoveno ve školním roe: 0/0 Jméno zhotovitele: Ing. Iva Proházková Změna skupenství Q = m t Přivádíme li kapalině teplo roste její teplota a po dosažení určité teploty bodu varu; se při dalším přívodu tepla změní kapalina v páru. Podobně je tomu při ohlazování. Teplota kapaliny klesá a při určité teplotě (bod tuhnutí) se kapalina změní v tuhou látku. Tlak a teplota se během změny skupenství nemění. Množství tepla potřebného ke změně skupenství nazýváme skupenským teplem a označujeme L. Množství skupenského tepla vztažené na kg látky nazýváme měrným skupenským teplem a označujeme l. /5

2 L J l = L = m l m kg Při ohřevu rozlišujeme skupenské teplo tání l t a vypařování l v l v = l t Při ohlazování odvodu tepla hovoříme o skupenském teplu kondenzae a tuhnutí. Př.: Určete množství tepla potřebného k přeměně m = 0 kg ledu t = 0 na vodu t = 50. Led: = = 4 Měrné skupenské teplo tání l t = 334 kg Q = Q + + Q Q3 ( 0 ( 0) ) (50 0) Q = m t + m lt + m t = = Rozlišujeme 3 základní skupenství látek: tuhé kapalné a plynné. V každém skupenství může existovat daná látka jen v určitém rozsahu tlaku a teplot. To je znázorněno v rovnovážném diagramu (p T). /5

3 Kb kritiký bod. Tb trojný bod. Mezi třemi skupenstvími jsou možné 3 dvojie skupenskýh změn: a) Tání tuhnutí. b) Vypařování kondenzae. ) Sublimae desublimae. Rovnovážný diagram je podobný pro různé druhy látek. Skupenství tuhé od kapalného odděluje křivka t (u běžnýh látek je vertikální) která spojuje body tání při různýh tlaíh. Na křive tání jsou zobrazeny možné současné existene tuhého a kapalného skupenství. Podobně mezi skupenstvím kapalným a plynným získáme spojením teplot bodů varu pro různé tlaky křivku v tzv. křivku napětí. Křivka s křivka sublimae odděluje v diagramu skupenství tuhé od plynného. Na ploháh mimo křivky je možná existene jen jednoho skupenství. Společný bod všeh tří křivek nazýváme trojný bod Tb. Pro každou látku má trojný bod určitou hodnotu tlaku p Tb. Jedině při této hodnotě se daná látka může vyskytovat ve všeh 3 skupenstvíh. Křivka napětí (vypařování) v končí v tzv. kritikém bodě Kb. Tady mizí rozdíl mezi kapalným a plynným skupenstvím látky. Nad kritikým tlakem přehází kapalné skupenství v plynné bez náhlé změny svýh vlastností. Látka při nadkritiké teplotě se nazývá plyn při podkritiké přehřátá pára. Obojí jsou plynná skupenství. T Tb = 73 6K = ˆ 0 0 T Kb = 647 K = ˆ 374 p 7 Tb = 6 0 Pa p Kb = 0 Pa Teplota trojného bodu vody T Tb = 73 6K je základním bodem mezinárodní teplotní stupnie. Bod byl zvolen proto že se dá v laboratoříh přesně realizovat. 3/5

4 Př.: Určete množství tepla potřebného k přeměně 5 kg ledu teploty 5 na vodu teploty 30. m = 5kg Led: t = 5 = l t = 334 kg t = 30 = 4 Q = Q + + Q Q3 Q = m t + m l + m t = 4575 t = m ( 0 ( 5)) + l + (30 0) ) = 5 ( ) ( t = Termodynamika plynů Zavádíme jednoduhou praovní látku které říkáme ideální plyn. Je to látka ideálně stlačitelná s jednoduhými termofyzikálními vlastnostmi. Její základní vlastností je že v neomezeném rozsahu tlaku a teplot zůstává v plynném stavu. Termodynamiký stav plynu je zpravidla určen tlakem p [ Pa ] a teplotou T [ K ]. Při daném tlaku a teplotě má množství m [ kg ] plynu elkový objem V tzv. měrný objem v je objem kg plynu; měrný objem V v = m 3 m kg v = ρ Základní fyzikální veličiny jsou p T v. Změny stavu plynu tj. změny tlaku teploty a měrného objemu dosáhneme sdílením tepla mezi plynem a okolím. Pro zjednodušení předpokládáme že plyn během změny stavu je v každém okamžiku v rovnovážném stavu tzn. že v elém prostoru má plyn stejný tlak a stejnou teplotu. Idealizované děje při kterýh plyn prohází jen rovnovážnými stavy nazýváme v termodynamie vratné. Skutečné děje jsou nevratné. 4/5

5 Seznam použité literatury: MRŇÁK L. DRDLA A.: MEHANIKA Pružnost a pevnost pro střední průmyslové školy strojniké. Praha: SNTL 977. JULINA M. KOVÁŘ J. VENLÍK V. MEHANIKA II Kinematika pro střední průmyslové školy strojniké Praha: SNTL 977. JULINA M. KOVÁŘ J. VENLÍK V. MEHANIKA III Dynamika pro střední průmyslové školy strojniké Praha: SNTL 977. JULINA M. KOVÁŘ J. VENLÍK V. MEHANIKA IV Mehanika tekutin a termomehanika pro střední průmyslové školy strojniké Praha: SNTL 977. TUREK I. SKALA O. HALUŠKA J.: MEHANIKA Sbírka úloh. Praha: SNTL 98. LEINVEBER J. VÁVRA P.: Strojniké tabulky. 5. doplněné vydání. Praha: Albra 0. ISBN /5