Stavové chování kapalin a plynů. 4. března 2010

Podobné dokumenty
Aplikovaná fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel. 3302

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

Stavové chování kapalin a plynů II. 12. března 2010

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

6. Stavy hmoty - Plyny

Tepelná vodivost. střední rychlost. T 1 > T 2 z. teplo přenesené za čas dt: T 1 T 2. tepelný tok střední volná dráha. součinitel tepelné vodivosti

Termodynamika 2. UJOP Hostivař 2014

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Do známky zkoušky rovnocenným podílem započítávají získané body ze zápočtového testu.

IDEÁLNÍ PLYN. Stavová rovnice

Stavové chování plynů a kapalin

Termodynamika. T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]= t [ 0 C] termodynamická teplota: Stavy hmoty. jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické

Mol. fyz. a termodynamika

9. Struktura a vlastnosti plynů

PROCESY V TECHNICE BUDOV 8

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Molekulová fyzika a termodynamika

Chemická kinetika. Reakce 1. řádu rychlost přímo úměrná koncentraci složky

Neideální plyny. Z e dr dr dr. Integrace přes hybnosti. Neideální chování

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. I. Základní pojmy FCH a kinetická teorie plynů

Nultá věta termodynamická

Teplota a její měření

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 11

Kinetická teorie ideálního plynu

Stanislav Labík. Ústav fyzikální chemie V CHT Praha budova A, 3. patro u zadního vchodu, místnost

urychlit sedimentaci pevných částic v hustota, viskozita

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov. Modelování termohydraulických jevů 3.hodina. Hydraulika. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

Termomechanika 6. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Rovnováha Tepelná - T všude stejná

Molekulová fyzika a termika. Přehled základních pojmů

2. Úloha difúze v heterogenní katalýze

MAGISTERSKÝ VÝBĚR úloh ze sbírek

Základní charakteristika výzkumné činnosti Ústavu fyzikální chemie

Základy molekulové fyziky a termodynamiky

Ideální plyn. Stavová rovnice Děje v ideálním plynu Práce plynu, Kruhový děj, Tepelné motory

FYZIKÁLNÍ CHEMIE I: 1. ČÁST KCH/P401

Termochemie. Katedra materiálového inženýrství a chemie A Ing. Martin Keppert Ph.D.

Termodynamika ideálního plynu

Mechanika kapalin a plynů

Numerické řešení 2D stlačitelného proudění s kondenzací. Michal Seifert

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 12

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

6. Mechanika kapalin a plynů

TERMOMECHANIKA 1. Základní pojmy

h nadmořská výška [m]

Chemie - cvičení 2 - příklady

Termomechanika 9. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

TEPELNÉ JEVY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie

Zákony ideálního plynu

PLYNNÉ LÁTKY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

Laboratorní cvičení z fyziky Stavová rovnice plynu

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

4. Kolmou tlakovou sílu působící v kapalině na libovolně orientovanou plochu S vyjádříme jako

Viriálová stavová rovnice 1 + s.1

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

ZMĚNY SKUPENSTVÍ LÁTEK

Fázové heterogenní rovnováhy Fáze = homogenní část soustavy, oddělná fyzickým rozhraním, na rozhraní se vlastnosti mění skokem

Teplo, práce a 1. věta termodynamiky

1) Tělesa se skládají z látky nebo menších těles mají tvar, polohu a rozměry všechna tělesa se pohybují! 2) Látky se skládají z atomů a molekul

Hydrodynamika. Archimédův zákon Proudění tekutin Obtékání těles

Termodynamika. Děj, který není kvazistatický, se nazývá nestatický.

34_Mechanické vlastnosti kapalin... 2 Pascalův zákon _Tlak - příklady _Hydraulické stroje _PL: Hydraulické stroje - řešení...

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

Fyzikální chemie. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie denní. Platnost: od do

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

5.7 Vlhkost vzduchu Absolutní vlhkost Poměrná vlhkost Rosný bod Složení vzduchu Měření vlhkosti vzduchu

BIOMECHANIKA. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

Poznámky k cvičením z termomechaniky Cvičení 3.

5b MĚŘENÍ VISKOZITY KAPALIN POMOCÍ PADAJÍCÍ KULIČKY

Popis stavového chování plynů

Hmotnost atomu, molární množství. Atomová hmotnost

Termodynamika pro +EE1 a PEE

IDEÁLNÍ PLYN 11. IDEÁLNÍ A REÁLNÝ PLYN, STAVOVÁ ROVNICE

3. cvičení. Chemismus výbušnin. Trhací práce na lomech

Osnova pro předmět Fyzikální chemie II magisterský kurz

TERMOMECHANIKA PRO STUDENTY STROJNÍCH FAKULT prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. Brno 2013

Látkové množství n poznámky 6.A GVN

I Mechanika a molekulová fyzika

Základní poznatky. Teplota Vnitřní energie soustavy Teplo

laboratorní řád, bezpečnost práce metody fyzikálního měření, chyby měření hustota tělesa

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

Skupenské stavy látek

Cvičení z termomechaniky Cvičení 3.

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Termodynamické zákony

VÝHODY A NEVÝHODY PNEUMATICKÝCH MECHANISMŮ

Termochemie { práce. Práce: W = s F nebo W = F ds. Objemová práce (p vn = vnìj¹í tlak): W = p vn dv. Vratný dìj: p = p vn (ze stavové rovnice) W =

2.3 Tlak v kapalině vyvolaný tíhovou silou Tlak ve vzduchu vyvolaný tíhovou silou... 5

Některé základní pojmy

Reaktory pro systém plyn-kapalina

metoda je základem fenomenologické vědy termodynamiky, statistická metoda je základem kinetické teorie plynů, na níž si princip této metody ukážeme.

Trocha termodynamiky ještě nikdy nikoho nezabila (s pravděpodobností

Experimenty se systémem Vernier

Chování balónu při výstupu do stratosféry

Transkript:

Stavové chování kapalin a plynů 4. března 2010

Studium plynů Plyn JE tekutina

Studium plynů Studium plynů Létání v balónu aneb... Jak se vzepřít gravitaci?

Studium plynů Studium plynů Létání v balónu aneb... Jak se vzepřít gravitaci? Gay-Lussac r. 1804 - rekordní let balónem ve výšce 7000 m. nové poznatky o složení, teplotě a vlhkosti vzduchu, zemském magnetismu, elektrických jevech a lomu světla...

Studium plynů Studium plynů Zátěž balónu umíme spočítat! Balón se vznáší, je-li vztlaková síla rovna celkové tíze balónu: F vzt = m vzd g = F celk = (m plyn + m zat + m balon )g m zat = m vzd m plyn m balon a hmotnosti plynů získáme ze stavové rovnice (m = nm).

Studium plynů Studium plynů Zátěž balónu umíme spočítat! Balón se vznáší, je-li vztlaková síla rovna celkové tíze balónu: F vzt = m vzd g = F celk = (m plyn + m zat + m balon )g m zat = m vzd m plyn m balon a hmotnosti plynů získáme ze stavové rovnice (m = nm). Konstruktéři balónů před 200 lety neznali stavové chování látek důvod proč zkoumat vlastnosti plynů.

Studium plynů Jak vznikl ideální plyn [T ]: pv = konst. Boyle, Marionete (17.st)

Studium plynů Jak vznikl ideální plyn [T ]: pv = konst. Boyle, Marionete (17.st) [P]: V /T = konst. Charles, Gay-Lussac (18.st) V (t) = V (0)(1 t/273.15)

Studium plynů Jak vznikl ideální plyn [T ]: pv = konst. Boyle, Marionete (17.st) [P]: V /T = konst. Charles, Gay-Lussac (18.st) V (t) = V (0)(1 t/273.15) [V ]: p/t = kons. Gay-Lussac (poč. 19 st.)

Studium plynů Jak vznikl ideální plyn [T ]: pv = konst. Boyle, Marionete (17.st) [P]: V /T = konst. Charles, Gay-Lussac (18.st) V (t) = V (0)(1 t/273.15) [V ]: p/t = kons. Gay-Lussac (poč. 19 st.) Důsledek Stavová rovnice ideálního plynu PV = nrt

Nic není ideální! Při nízkých P a vysokých T jsou odchylky od ideálního chování velmi malé (žádné fázové přechody). Suchý led sublimuje, v pipetce se zvyšuje tlak až při dosažení tlaku 0,52 MPa (tlak trojného bodu, T = -56 C) se objeví i kapalný CO2. Množství pevné fáze se bude snižovat až zmizí docela a tlak v pipetce nad kapalinou opět poroste, pokud to švy pipetky dovolí...

Nic není ideální! Při nízkých P a vysokých T jsou odchylky od ideálního chování velmi malé (žádné fázové přechody). Dnešní stavové rovnice popisují chování plynů ve velice širokém rozmezí T a P a to i pro systémy, kde dochází ke kondenzaci. Suchý led sublimuje, v pipetce se zvyšuje tlak až při dosažení tlaku 0,52 MPa (tlak trojného bodu, T = -56 C) se objeví i kapalný CO2. Množství pevné fáze se bude snižovat až zmizí docela a tlak v pipetce nad kapalinou opět poroste, pokud to švy pipetky dovolí...

Viriální stavová rovnice Teoreticky podložená st. rovnice.

Viriální stavová rovnice Teoreticky podložená st. rovnice. Lze z ní získat veškeré termodynamické vlastnosti v plynné fázi.

Viriální stavová rovnice Teoreticky podložená st. rovnice. Lze z ní získat veškeré termodynamické vlastnosti v plynné fázi. Viriální (mocninová) st. rovnice: z = pv m RT = 1 + B 2 + B 3 V m Vm 2 +... p = RT ρ = 1 + B 2ρ + B 3 ρ 2 +... kde B 2,B 3,... jsou druhý, třetí,... viriální koeficient (první koeficient je roven 1).

Viriální stavová rovnice Teoreticky podložená st. rovnice. Lze z ní získat veškeré termodynamické vlastnosti v plynné fázi. Viriální (mocninová) st. rovnice: z = pv m RT = 1 + B 2 + B 3 V m Vm 2 +... p = RT ρ = 1 + B 2ρ + B 3 ρ 2 +... kde B 2,B 3,... jsou druhý, třetí,... viriální koeficient (první koeficient je roven 1). Koeficienty jsou pro čisté látky pouze funkcí teploty.

Závislost viriálních koeficientů na T Jouleova teplota T J Boylova teplota T B

Být druhý není vždy nejhorší... Druhý viriální koeficient a molární objem.

Být druhý není vždy nejhorší... Druhý viriální koeficient a molární objem. Trocha otravné teorie B 2 a párový potenciál (kulově symetrické molekuly): B ij = 2πN A [1 e u ij /(k B T ) ]r 2 dr 0

Být druhý není vždy nejhorší... Druhý viriální koeficient a molární objem. Trocha otravné teorie B 2 a párový potenciál (kulově symetrické molekuly): B ij = 2πN A [1 e u ij /(k B T ) ]r 2 dr 0 Obecné molekuly dostáváme čtyřnásobný itegrál

Být druhý není vždy nejhorší... Druhý viriální koeficient a molární objem. Trocha otravné teorie B 2 a párový potenciál (kulově symetrické molekuly): B ij = 2πN A [1 e u ij /(k B T ) ]r 2 dr 0 Obecné molekuly dostáváme čtyřnásobný itegrál Vyšší viriální koeficienty několikanásobné integrály

Hádej nebo odhaduj?!? Epirické vztahy pro vir. koeficienty - aproximace experimentálních dat polynomy. B i = f (T )

Hádej nebo odhaduj?!? Epirické vztahy pro vir. koeficienty - aproximace experimentálních dat polynomy. B i = f (T ) Využítí stavových rovnic (a jsme zase u toho ) ( ) z B = lim ρ 0 ρ [ b B vdw = lim ρ 0 (1 bρ) 2 a ] = b a RT RT

Směsi plynů Viriální koeficienty závisí také na složení: B 2 = k k x i x j B 2(ij) i=1 j=1 B 2 = B 2(11) x 2 1 + 2B 2(12) x 1 x 2 + B 2(22) x 2 2

Směsi plynů Viriální koeficienty závisí také na složení: k k B 2 = x i x j B 2(ij) i=1 j=1 B 2 = B 2(11) x 2 1 + 2B 2(12) x 1 x 2 + B 2(22) x 2 2 Výpočet B ij na základě znalosti vir. koef. čistých látek: B ij (T ) = B ii + B jj 2 k B 2 (T, x) = x i B 2(ii) (T ) i=1

Nemá žádný pohon, a přece porád zobe! Jak je to možné?

... jen trocha termodynamiky