ZÁKLDNÍ POZNTKY Hydrostatika Kaaliny málo stlačitelné, za rovnovážného stavu nemohou vznikat tečná naětí, jsou dokonale ružné. Tlak v kaalině F, F. S S tlaková síla Pascalův zákon : Tlak je na všech místech uvnitř nádoby stejný a na myšlenou vloženou lochu vždy kolmý ( konst.). Hydrostatický tlak vzniká účinkem zemské tíhy hρg Odvození: F m.g, m ρ, S. h, F S h ρ g, F/S. [] N.m - h ρ Sojené nádoby :. h ρ ýšky slouců kaalin jsou v obráceném oměru k jejich hustotám. rchimedův zákon: elikost hydrostatické vztlakové síly ůsobící na těleso onořené do kaaliny je rovna velikosti tíhové síly ůsobící na kaalinu o objemu rovném objemu tělesa. ρ > ρ k.. těleso klesá v kaalině o hustotě ρ k ke dnu ρ ρ k.. těleso se v kaalině volně vznáší ρ ρ < ρ k těleso v kaalině lave, onořená část objemu ρ Barometrický tlak Toricelliho okus. Hlavní jednotka Pa (ascal), Pa N.m - kg.m -.s - Další jednotky tlaku: atm 9,80665.0 4 Pa bar 0 5 Pa torr 33,3 Pa Normální atmosférický (barometrický) tlak 760 torr,035.0 5 Pa k Barometrická rovnice udává závislost tlaku na nadmořské výšce ρ0g h 0 e 0 Hydrodynamika Proudění ideální kaaliny Uvažujeme roudění ustálené (stacionární), rychlost částic v určitém místě je konstantní, částice kaaliny se ohybují o drahách tzv. roudnice. Pomocí roudnic lze zobrazit
vektorové ole rychlostí. Část rostoru, která je omezena roudnice rocházejícími obvodem určité lochy, se nazývá roudová trubice. Proudnice se ři ustáleném roudění nerotínají. Rovnice sojitosti toku (kontinuity toku) S. v konst. ýtok kaaliny otvorem v nádobě: E k mv ρ v tj. otenciální energie tlaková [( b+ hρg) b] výtoková rychlost v gh. ρ ρ Rychlost nezávisí na hustotě kaaliny, je stejná, jakoby kaalina adala z výšky h volným ádem. Bernoulliova rovnice: Zákon zachování energie ro ideální kaalinu + ρ v + hρg konst. Statický tlak Dynamický tlak ISKOZIT Rychlost roudění tekutiny v celém růřezu trubice není stejná. Přímo ři stěně je rovna nule a s rostoucí vzdáleností od stěny se zvětšuje v roudící kaalině nebo lynu vznikají tečné (tangenciální) síly, tzv. síly vnitřního tření, vazkosti, viskozity. elikost vnitřního tření můžeme měřit silou F, které je zaotřebí, aby se deska lochy S ohybovala rovnoměrnou rychlostí v ve vzdálenosti z od klidné desky (stěny), je-li mezi v nimi vyšetřovaná kaalina. F ηs, konstanta úměrnosti η se nazývá dynamický součinitel z vnitřního tření (dynamická viskozita), jt. Newtonův vzorec. Změnu rychlostí jednotlivých vrstev kaaliny vyjadřujeme rychlostním sádem, tzv.gradientem rychlosti, který udává změnu rychlosti v řiadající na jednotku délky ve dv F směru kolmém na rychlost ohybu. yjadřuje se F η S, τ určuje sílu řiadající na dz S jednotku lochy desky a udává tečné (tangenciální) naětí, které vzniká uvnitř tekutiny ři dv jejím ohybu. τ η.tangenciální naětí je římo úměrné rychlostnímu sádu v daném dz místě. Konstantou úměrnosti je dynamická viskozita, která závisí jen na druhu tekutiny a na telotě. Jednotkou je kg.m -.s - N.s.m - Pa.s. Hodnota dynamické viskozity u kaalin s rostoucí telotou klesá, u lynů stouá. zduch má asi 00x menší viskozitu než voda.
Podíl součinitele vnitřního tření a hustoty ρ se nazývá kinematický součinitel vnitřního tření η (kinematická viskozita) ν. ρ íme, že rychlost roudění skutečné kaaliny je největší v ose trubice a nejmenší u stěn. Zavádíme tzv. střední rychlost roudu, tj. rychlost, jakou by měla tekutina tekoucí v celém růřezu stejnou rychlostí tak, že by za jednotku času roteklo růřezem trubice stejné množství kaaliny, jaké roteče ve skutečnosti. Pokud střední rychlost neřekročí určitou hranici a ři roudění jsou všechny roudnice rovnoběžné s osou trubice, je roudění tzv. laminární. Mezní hodnota závisí na kinematické viskozitě a na oloměru trubice. Klesá-li oloměr, mezní hodnota roste. Tekutina teče jako duté válce, které se o sobě osouvají. Pro objem Q tekutiny, která rojde za laminárního roudění kailárou, latí π 4 Q r, 8 η l tj. Poiseuilleův (Hagenův) zákon. Množství tekutiny, jež rojde kruhovým růřezem za jednotku času, je římo úměrné tlakovému sádu, čtvrté mocnině oloměru trubice a je neřímo úměrné dynamické viskozitě.. Pro říliš velký tlakový sád velká rychlost, roudění řestane být laminární a zákon nelatí. Důsledkem vnitřního tření je odor, který kaaliny kladou ohybu tuhých těles. Je-li těleso obtékáno kaalinou laminárně, latí ro odor Stokesův zákon: ro kouli má tvar F 6πηrv. říadě adající kuličky v tekutině dosáhne kulička určité mezní rychlosti, ři níž se síla zrychlující (G-vztlaková) rovná síle brzdící. Je-li ρ hustota koule a ρ k hustota kaaliny, ak 4 3 g latí 6πηrvm πr ( ρ ρ k ) g, η ( ρ ρ k ) r měření viskozity metodou adající 3 9vm kuličky. iskozimetry : a) absolutní měření ze Poiseuilleova zákona, měříme všechny ostatní veličiny b) relativní měření srovnání s kaalinou, jejíž dyn.viskozita je známa Ostwaldův viskozimetr, Hölerův viskozimetr Rychlost tekutiny v určitém bodě se neravidelně mění co do velikosti i směru turbulence. nglický fyzik Reynolds konal okusy se skleněnými trubicemi různého růřezu ři různém tlakovém sádu zjistil, že o druhu roudění rozhoduje bezrozměrná veličina - Reynoldsovo dρv dv číslo R, jež charakterizuje každý tok R, kde d je délka charakteristického η ν rozměru tělesa (nař. růměr trubice), ρ je hustota kaaliny, η dynamická viskozita, v střední rychlost kaaliny, ν kinematická viskozita. Podle okusů laminární roudění v hladkých trubicích řechází v turbulentní tehdy, když Reynoldsovo číslo dosáhne kritické hodnoty R k. Měření ukázala, že R k je asi 000 (400), Rkη Rkν 000 000 tomu odovídá kritická rychlost vk. dρ d d r Příklad: Při 0 0 C je ro vodu ν 0,0 cm.s -, tedy v kailáře o růměru d 0,0 cm je rychlost v k 400.0,0/0,0 cm.s - m.s -. Tak velké rychlosti v kailáře nedosáhneme. Je-li růměr trubice cm, je v k cm.s -, ři d 0 cm, je v k, cm.s -. Z toho je atrné, že ve velkých růmyslových otrubích nastává ohyb turbulentní, neboť tekutina roudí rychleji, než je rychlost kritická.
ýznam čísla R není omezen jen na roudění tekutin v trubicích, ale má základní význam ro roudění tekutiny v rostorech obecnějšího tvaru a ři ohybu evných těles v tekutinách. Stejné zákonitosti latí i ro vzduch, okud je rychlost značně menší než rychlost zvuku. Při otáčivém ohybu tekutin následkem snadné osunutelnosti jejich částic a vnitřního tření nastávají jiné oměry než ři otáčení evného tělesa. Známým říkladem otáčivého ohybu tekutin jsou víry, které lze ozorovat nař. nad výtokovým otvorem vany, kouřové kroužky ve vzduchu. íry vznikají ři rouděni vlivem vnitřního tření, ve vrstvě, která odděluje dvě roudění různých rychlostí, víry vznikají za evnými tělesa, která jsou v klidu nebo se ohybují (ilíře mostů), víry z láhve mohou se dostat až do vzdálenosti několika metrů a zhasnout nař. svíčku.íry ředstavují útvar značné stability, jsou vázány na hmotu, jsou vázány na mezní vrstvu. Při ohybu tuhého tělesa v kaalině nebo lynu, ůsobí na těleso síla, která se nazývá odor rostředí. Tento odor závisí na relativním ohybu tělesa a rostředí. Pohybující se těleso musí odstraňovat klidnou tekutinu, jež,u stojí v cestě. Je-li růřez tělesa ve směru kolmém na směr jeho ohybu S, rychlost tělesa v, hustota tekutiny ρ, ak odle zákona zachování energie musí se ráce, kterou koná těleso řemáháním odoru rostředí, tj. síly F, za jistou dobu rovnat kinetické energii, kterou za tutéž dobu nabude odstraněné, ůvodně klidná tekutina, jejíž objem odstraněný za daný čas je S.v. Platí F. v ρ v Sv F S ρv. Newtonův vzorec ro odor rostředí. zorec vyhovuje jen řibližně ři větších rychlostech závisí na geometrických vlastnostech ohybujícího se tělesa : F CS ρ v. Podmínky letu tlaková vlna ři rychlosti blízké rychlosti zvuku, jeli řekonána nadzvuková rychlost, tlak klesá, ro odor rostředí latí jiné vztahy. Poměr rychlosti letadla k rychlosti zvuku za stejných odmínek se nazývá Machovo číslo. Mach letadlo letí rychlostí zvuku (00 km.h - ), mach 400 km.h - ři zemi (rychlost ve výšce je menší, s výškou klesá telota a tím i rychlost zvuku). TERMIK vogadro ojem molekula ři stejné telotě a tlaku stejné objemy lynů obsahují stejný očet molekul. Molekulární síly řitažlivé a odudivé, sféra molekulárního ůsobení 5.0-0 m. Koheze síly ůsobící mezi molekulami téže látky dheze (řilnavost) síly ůsobící mezi molekulami různých látek. vogadrova konstanta očet částic v látkovém množství mol stejnorodé látky 6,0.0 3 mol - N Látkové množství n, N očet částic v daném tělese M kg. mol Molární hmotnost [ ] Molární objem M m m n Počet molekul v objemové jednotce n N n 0 m
Hustota objemové jednotky ρ m.n0 Rm Boltzmannova konstanta k Termodynamika ulatňování termodynamické metody a zákona zachování a řeměny energie ro teelné děje. Kinetická teorie látek základem jsou tři exerimentálně ověřené oznatky: a) Látky kteréhokoli skuenství se skládají z částic. b) Částice se v látkách neustále a neusořádaně (chaoticky) ohybují) c) Částice na sebe navzájem ůsobí silami. Tyto síly jsou ři malých vzdálenostech odudivé, ři větších vzdálenostech řitažlivé. Částice mohou vykonávat ohyb osuvný, otáčivý, kmitavý. šechny směry rychlostí jsou stejně ravděodobné. Neustálý a neusořádaný ohyb částic v látkách teelný ohyb. Difúze samovolné ronikání částic jedné látky mezi částice látky druhé, jsou-li tělesa z těchto látek uvedena do vzájemného styku. Brownův ohyb částice řádově µm. Zkoumaná tělesa mohou mít různou telotu, tlak objem, chemické složení, mohou se nacházet v různém skuenství, mohou být různě usořádány nacházejí se v různých stavech. Zkoumané těleso, nebo skuina těles je tzv. termodynamická soustava, veličiny charakterizující stav soustavy stavové veličiny (,. T ). Izolovaná soustava soustava, u níž nemůže docházet k výměně energie ani k výměně částic s okolím, mohou robíhat jen děje mezi částicemi, které tuto soustavu tvoří. Každá soustava, která je od určitého okamžiku v neměnných vnějších odmínkách, řejde samovolně o určité době do rovnovážného stavu. tomto stavu setrvává, okud zůstanou tyto odmínky zachovány stavové veličiny jsou konstantní, nerobíhají změny skuenství atd. Rovnovážný stav lynu je ři stálých vnějších odmínkách stavem s největší ravděodobností. Telota Telota je fyzikální veličina charakterizující stav teelné rovnováhy soustavy. Tělesa, která jsou ři vzájemném dotyku v rovnovážném stavu, řiřazujeme stejnou telotu. Telotní stunice Celsiova 5 Fahrenheitova t ({ ϑ} 3) 0 9 C, res. ϑ {} t + 3 0 F 9 5 Termodynamická telota stunice nezávislá na nálni teloměru, základní telota trojný bod vody T r 73,6 K. t ({ T} 73,5) 0 C, T ({} t + 73,5) K. Nelze dosáhnout absolutní nuly. Druhy teloměrů: - dilatační (kaalinové rtuťové, lihové) - kovové (tyčové, bimetalové) - tlakové (tlakové)
- odorové (termistory) - termočlánky - otické yrometry (založené na zákonech záření absolutně černého tělesa) nitřní energie tělesa nitřní energie U soustavy je součet kinetické energie neusořádaně se ohybujících částic tělesa (molekul, atomů, iontů) a celkové otenciální energie vzájemné olohy těchto částic. Děje, ři kterých se mění vnitřní energie soustavy: a) konáním ráce (tření dvou těles, stlačování lynu) b) teelnou výměnou (ohřívání vody) Telo Q je určeno energií, kterou ři teelné výměně odevzdá telejší těleso studenějšímu. Jednotka J. Jestliže těleso řijme telo Q teelnou výměnou, vzroste jeho vnitřní energie o hodnotu U, nenastane-li současně změna skuenství látky, zvýší se telota tělesa o t. Q Teelná kaacita tělesa C [ J. K ]. t C Q Měrná teelná kaacita [. ] c J kg. K m m t Odtud Q cm t. oda c 480 J.kg -.K - největší z běžných látek, vhodná jako chladící kaalina, ro řenos energie. Malou teelnou kaacitu mají kovy vhodné ro teelné zracování (nař. železo c 45 J.kg -.K - ). Kalorimetrická rovnice Zákon zachování energie cm ( t t) cm ( t t ) Směšovací kalorimetr cm ( t t) cm ( t t ) + Ck ( t t ), C k je teelná kaacita kalorimetru. První zákon termodynamiky: Přírůstek vnitřní energie soustavy U se rovná součtu ráce vykonané okolními tělesy ůsobícími na soustavu silami a tela Q odevzdaného okolními tělesy soustavě. U + Q Zvláštní říady:. Je-li Q0 U, tj. ři ději, ři němž se mění vnitřní energie soustavy jen konáním ráce, se změna vnitřní energie soustavy rovná ráci vykonané silovým ůsobením okolních těles, nerobíhá teelná výměna mezi soustavou a okolím (Q 0) adiabatický děj.. Je-li 0 U Q, tj. ři ději, ři němž se mění vnitřní energie soustavy jen teelnou výměnou, se změna vnitřní energie soustavy rovná telu, které soustava řijala nebo odevzdala. označuje ráci, kterou vykonají okolní tělesa ůsobící silou na zvolenou soustavu o určité dráze. Často nahrazujeme tuto ráci rací, kterou vykoná soustava tím, že ůsobí na okolní tělesa stejně velkou silou oačného směru o stejné dráze :. Po dosazení máme U + Q, Q U +.
Telo Q dodané soustavě se rovná součtu řírůstku její vnitřní energie U a ráce, kterou vykoná soustava. Jestliže soustava konáním ráce odevzdá energii okolním tělesům je < 0 a > 0. První věta termodynamiky v diferenciálním stavu Q du + Množství tela a ráce závisí i na cestě, jakým se soustava ze stavu očátečního do konečného dostala neúlný diferenciály. Nelze sestrojit eretum mobile rvního druhu. i i i Pro kmol lynu dále latí U knt RT, R U C T du C dt d Fdx Sdx d d První věta termodynamiky ro kmol dokonalého lynu Q C dt + d Děje vratné (reverzibilní) soustava rochází ouze rovnovážnými stavy Oakem - nevratné (irreverzibilní) Přenos vnitřní energie - vedením energie řechází z míst s vyšší telotou na místa o nižší telotě, různá teelná vodivost - zářením vyzařování a ohlcování elektromagnetického záření, teelného záření - rouděním řenášení energie roudící látkou C IDEÁLNÍ PLYN Předoklady:. Rozměry molekul ideálního lynu jsou ve srovnání se střední vzdáleností molekul od sebe zanedbatelně malé.. Molekuly ideálního lynu mimo vzájemné srážky na sebe navzájem silově neůsobí. 3. zájemné srážky molekul ideálního lynu a srážky těchto molekul se stěnou nádoby jsou dokonale ružné. Doba trvání srážky - velmi krátká oroti době volného ohybu molekuly Molekuly na sebe navzájem neůsobí otenciální energie je nulová Kinetická energie energie osuvného ohybu molekul, rotační a kmitavý ohyb atomů Rozdělení molekul odle rychlostí J.C.Maxwell Střední kvadratická rychlost Nv + N v +... N iv vk N i Kinetická energie E 3 m0vk kt, kde k,38.0-3 J.K - je Boltzmannova konstanta 0
Platí v k 3kT m 0 Poznámka: Je-li telota dvou ideálních lynů stejná, ak molekuly těchto lynů mají stejnou střední kinetickou energii vylývající z jejich neusořádaného osuvného ohybu. Tlak lynu z hlediska molekulové fyziky N m0v k, kde N je hustota molekul. 3 n. m vk n0mv k. 3 3 likujeme rovnici ro jedem kilomol látky : mvk RT n0kt 3 3 3 R 3 Ek kt, Ek kt, k, Ek U U RT N Zákon rovnoměrného rozdělení energie (ekviartiční teorém): Stavová rovnice ro ideální lyn NkT n N N nn kt nrt, R N R molární lynová konstanta k 8,3J. K mol m M m RT Naíšeme-li stavovou rovnici ro dva různé stavy téhož lynu, dostaneme, res. konst. T T T
Děje v ideálním lynu Děj izotermický T konst., konst. zákon Boylův Mariottův závislost () - izoterma 0 U 0, QT Telo řijaté ideálním lynem ři izotermickém ději se rovná ráci, kterou lyn ři tomto ději vykoná. du C dt 0 Q d d, RT, RT izotermická exanze komrese d Děj izochorický konst. RT ln RT ln T, konst. zákon Charlesův T T izochora B
0 řijaté telo Q c m T, c měrná teelná kaacita ři stálém objemu I.zákon termodynamiky objem lynu je stálý, Q C dt du, d 0Telo řijaté ideálním lynem ři izochorickém ději se rovná řírůstku jeho vnitřní energie, tj. zvýšení teloty lynu, ráce se nekoná. Děj izobarický konst. T, konst., zákon Gay-Lussacův T T izobara B Přijaté telo Q 0 c m T, c je měrná teelná kaacita lynu ři stálém tlaku. I.zákon termodynamiky lyn vykoná ráci, Q U +, Q C dt + d. Telo řijaté ideálním lynem ři izobarickém ději se rovná součtu řírůstku jeho vnitřní energie a ráce,kterou lyn vykoná. Pro totéž lynné těleso Q > Q, a tudíž C > C. Mayerův vztah C C + R, R(T T ) Děj adiabatický Q 0 Nerobíhá teelná výměna mezi lynem a okolím, U. Při adiabatickém stlačení lynu v nádobě se ůsobením vnější síly na íst koná ráce, telota lynu a jeho vnitřní energie se zvětšuje. Při adiabatickém rozínání koná ráci lyn, telota lynu a jeho vnitřní energie se zmenšuje. κ konst. zákon Poissonův c κ je Poissonova konstanta, lyn s jednoatomovými molekulami κ 5/3, lyn c v s dvouatomovými molekulami κ 7/5 adiabata T T
Pozn. diabata je vždy strmější než izoterma. C dt + d 0 C dt T C dt C ( T T ) U T 0 Při adiabatické exanzi se ráce koná na účet vnitřní energie lynu, lyn ráci koná a vnitřní energie (a tím i telota) klesá. Při adiabatické komresi se vnitřní energie lynu zvyšuje na úkor ráce, kterou lyn sotřebuje. ztah ro ráci lze řesat ( ). κ Carnotův ideální kruhový děj Soubor změn, o jejichž roběhnutí se soustava vrátí do ůvodního stavu. Teelný stroj racující mezi dvěma lázněmi, řevádí telo na mechanickou ráci. Musí racovat vratně.. Izotermická exanze. T konst., >, ráce vykonaná lynem je kladná a rovná se telu, které lyn řijal od ohřívače. RT ln Q. diabatická exanze. Plyn je dokonala teelně izolován, ráce lynu se děje na úkor jeho vnitřní energie C ( T0 T ) C ( T T0 ) 3. Izotermická komrese. Objem lynu se zmenší, ráce vykonaná lynem je záorná 4 3 RT0 ln, lyn ráci nekoná, ale sotřebuje. 3 4. diabatická komrese. Plyn je dokonale izolován a stlačován, vrátí se do svého očátečního stavu. Objem lynu se zmenšuje, ráce je záorná, lynu dodáváme ráci zvnějšku. Práce se rovná řírůstku vnitřní energie. - 4 C (T-T 0 ). + 4 0 + 3 Q Q 0 RT ln 4 3 + RT0 ln,, tj. odmínka kruhového děje, odtud 3 4 RT ln RT0 ln Účinnost η teelného stroje je oměr mechanické ráce vykonané strojem k množství tela stroji dodanému
η Q Q Q Q R ln ( T T RT ln ) T T T 0 0 0 Druhá věta temodynamiky: Není možné sestrojit eriodicky racující teelný stroj, který by jen řijímal telo od určitého tělesa (ohřívače) a vykonával stejně velkou ráci. Kohesní tlak: Kaaliny se chovají tak, jakoby jejich ovrch byl okryt velmi tenkou ružnou vrstvou, která se snaží stáhnout ovrch kaaliny tak, aby měl co nejmenší lochu kulový tvar. Molekuly v kaalině ůsobí na sebe řitažlivými silami kohesní síly, rychle klesají se vzdáleností sféra molekulárního ůsobení. Kohesní tlak tlak ovrchové vrstvy kaaliny, vysoké hodnoty (voda asi 0 9 Nm - ), nelze římo měřit důsledkem je nestlačitelnost kaalin. Povrchové naětí síla, která ůsobí kolmo na délku myšleného řezu ovrchem dělenou touto F délkou σ. Leží v rovině ovrchu, u zakřivených ovrchů v rovině tečné k ovrchu l v uvažovaném místě. Jednotka je N.m -. Kailární tlak tlak vznikající zakřivením ovrchu, řičítá se ke kohesnímu tlaku ři ovrchu vyuklém, jinak se odečítá. U ovrchu obecně zakřiveného můžeme v každém bodě vést dva k sobě kolmé normálové řezy, v nichž má locha největší a nejmenší oloměr. ýsledný tlak σ σ ( + ).Lalaceův vztah, v říadě kilové lochy. R R R 4σ Uvnitř mýdlových bublin, které mají dva ovrchy, je řetlak dvojnásobný, tj.. R Jevy na rozhraní kaaliny a tuhého tělesa Kaalina u stěny nádoby ovrchová naětí σ 3 mezi stěnou a vzduchem, σ 3 mezi stěnou a kaalinou, σ mezi vzduchem a kaalinou musejí být v rovnováze odmínka rovnováhy σ 3 σ 3 σ 3 σ 3 + σ cosϑ, cosϑ σ Je-li úhel ϑ ostrý, je okraj hladiny u nádoby zvýšený, kaalina smáčí stěnu nádoby elevace. Je-li úhel ϑ tuý, kaalina stěnu nesmáčí - derese. Pomocí kailární elevace měříme ovrchové naětí kaaliny odtlak od zakřiveným ovrchem se vyrovnává tak, že kaalina vystouí do výše h tak aby latilo r R, kde r je oloměr kailáry. cosϑ σ hρg, kde R
Stavová rovnice reálných lynů a an der Waalsova rovnice ( b) RT + Kohezní tlak vlastní objem molekul FÁZOÉ PŘECHODY Fáze takové fyzikálně homogenní rostředí, které je odděleno od okolí ostrým rozhraním. Každá termodynamická soustava může být tvořena jednou nebo více fázemi (voda a ára). Termodynamická soustava je dále tvořena jednou nebo více složkami, tj. jistým očtem různých chemických látek. Počet stuňů volnosti je to očet nezávisle roměnných stavových veličin oisujících stav dané soustavy, která je v termodynamické rovnováze. Gibbsovo fázové ravidlo : v s + f Rozdělení fázových řeměn Tání telota tání Tuhnutí telota tuhnutí yařování telota varu, oačný řechod kondenzace Sublimace řechod evná látka ve fázi lynnou skuenské řeměny t F Bod varu D E Bod tání B C t..telota τ. čas Tání ar 0 tuhnutí kondenzace τ Telo, které dodáváme látce o dobu tání, se nazývá skuenské telo tání. Při tuhnutí se stejné množství tela uvolňuje skuenské telo tuhnutí. Pro jednotkové množství látky zavádíme měrné skuenské telo tání (tuhnutí) l t. Je to množství tela, které musíme dodat (odebrat) kg evné látky (kaaliny), zahřáté na bod tání (bod tuhnutí), aby se změnila v kaalinu (evnou látku) téže teloty. Jednotka l t je J.kg -. Q ml t
Látky amorfní řechod z evné fáze na fázi kaalnou se děje sojitě ve velkém rozsahu telot. Při tání a tuhnutí se obyčejně mění objem tělesa (anomálie vody led má větší objem než voda, lave). Závislost teloty tání na vnějším tlaku udává rovnice Clausius-Claeyronova v v dt T d, l t měrné skuenské telo tání, T absolutní telota tání, dt změna teloty lt tání se změnou tlaku d, v měrný objem fáze kaalné, v měrný objem fáze evné. Kaaliny řechlazené látky existují za určitých odmínek ve fázi kaalné i ři telotě nižší než je bod tuhnutí. yařování - dorovázeno ochlazováním kaaliny, skuenské telo vyařování kde l v je měrné skuenské telo vyařování. Q mlv, Páry, které jsou v rovnováze s kaalinou áry nasycené. Tlak nasycených ar v závislosti na telotě křivka nasycených ar. Každý bod křivky udává, telotu a tlak, ři nichž je fáze kaalná a lynná v termodynamické rovnováze. Kondenzace řeměna fáze lynné v kaalnou, telo se uvolňuje (skuenské telo kondenzační) kondenzační jádra. Telota může klesnout od telotu nasycených ar aniž dojde ke kondenzaci áry řesycené (jsou zbaveny kondenzačních jader). Křivka nasycených ar končí bodem K kritický stav látky. Stavový diagram - a) křivka vyařování b) křivka tání c) křivka sublimační K fáze evná Fáze b kaalná a c T fáze lynná 0 t Závěr: Stavový diagram stejnorodé látky se skládá ze tří křivek vyařování, tání a sublimační. Každá z nich ředstavuje koexistenci dvou fází a soustavu s jedním stuněm volnosti: nezávisle můžeme měnit jen telotu, tlak jej její funkcí. Křivky se stýkají v trojném bodě, který ředstavuje koexistenci všech tří fází a soustavu s žádným stuněm volnosti: nemůžeme volit ani telotu ani tlak. Křivky rozdělují rovinu na tři části: na oblast látky evné,
oblast kaaliny a oblast lynu. Každá z těchto látek ředstavuje soustavu s jednou fází a roto se dvěma stuni volnosti: můžeme měnit nezávisle telotu i tlak. lhkost vzduchu bsolutní vlhkost vzduchu Relativní vlhkost vzduchu m Φ m Φ ϕ, kde m je oměr vodních ar ve vzduchu M Φ S skutečně obsažených, M je množství ar, kterým by byl vzduch ři dané telotě nasycen, Φ S je maximální absolutní vlhkost vzduchu. Udává se v rocentech. Rosný bod telota, ři níž nastává ve vzduchu kondenzace vodních ar. Zkaalňování lynů kryogenní technika. Chladící směsi - směsi soli a sněhu nebo ledu (kuchyňská sůl až 3 0 C, chlorid váenatý až 55 0 C.. yařování rudkým vyařováním kaalného čavku nebo CO až 0 0 C. Je třeba odnímat telo vyařující se kaalině. 3. Kaskádní metoda ochlazování 4. Ochlazení exanzí lynu Joule-Thomsonův jev Látky evné Krystalické morfní (sklo, vosk, krátkodosahové usořádání) Krystalické látky ravidelné usořádání částic (atomů, molekul, iontů) monokrystaly (ravidelné rozložení se oakuje v celém krystalu dalekodosahové usořádání, nař. NaCl). Jsou anizotroní některé fyzikální vlastnosti závislé na směru vzhledem ke stavbě krystalu. Polykrystaly složené ze zrn, uvnitř zrn částice usořádány ravidelně, oloha zrn je nahodilá, různá orientace zrn olykrystaly jsou izotroní (vůlastnosti ve všech směrech stejné) Polymery amorfní látky organického ůvodu (kaučuk, celulóza, bílkoviny). Krystalová mřížka Elementární buňka, délka hrany mřížkový arametr a (mřížková konstanta). azby v krystalech: a) iontová vazba (NaCl, Kbr) tvrdé, vysoká telota tání, křehké, elektrické izolanty, ři vyšších telotách jsou vodivé b) vodíková (H o)
c) kovová (u mědi, Fe, l), mřížka složena z kladných iontů mezi nimiž se ohybují valenční elektrony (elektronový lyn) dobrá teelná a elektrická vodivost, kujné, tažné d) kovalentní (diamant, germanium. Si) tvrdé, vysoká telota tání, elektrické izolanty nebo olovodiče. e) an der Waalsova slabá vazba, krystaly inertníxh rvků, stabilní za nízkých telot (jod, chlor) tzv. molekulové krystaly.