Změny skupenství látek

transcript

1. Změny skupenství látek2. Tání3. Tuhnutí4. Změna objemu těles při tání a tuhnutí5. Sublimace a desublimace6. Vypařování a kapalnění7. Sytá pára8. Fázový diagram9. Vodní pára v atmosféře

1. ZMĚNY SKUPENSTVÍ LÁTKY

- látka se může vyskytovat ve čtyřech různých skupenství pevném, kapalném, plynném a jako plazma

Fyzikální děj při kterém se mění skupenství látky nazýváme ZMĚNA SKUPENSTVÍ LÁTEK

PEVNÁ LÁTKA KAPALNÁ LÁTKA PLYNNÁ LÁTKA

DESUBLIMACE

TUHNUTÍ KAPALNĚNÍ

SUBLIMACE

VYPAŘOVÁNÍTÁNÍ

PEVNÁ LÁTKA KAPALNÁ LÁTKA

TÁNÍ2. TÁNÍ

- v krystalické látce probíhá při teplotě tání tt

- amorfní látky nemají určitou teplotu tání

TÁNÍ je děj, při kterém se mění pevné skupenství látky na kapalné.

Graf závislosti teploty krystalické látky na dodávaném teple

TÁNÍtt

Graf závislosti teploty amorfní látky na dodávaném teple

- při tání pevná látka příjme teplo

- teplo potřebné ke změně skupenství za stálého tlaku a teploty nazýváme SKUPENSKÉ TEPLO TÁNÍ Lt

+Lt t; p = konst

teplo, které přijme pevné těleso již zahřáté na teplo, které přijme pevné těleso již zahřáté na teplotu tání, aby se změnilo na kapalinu téže teplotu tání, aby se změnilo na kapalinu téže teploty.teploty.

SKUPENSKÉ TEPLO TÁNÍ SKUPENSKÉ TEPLO TÁNÍ Lt

+Lt tttt

- značka: - značka: lltt

udává množství tepla, které přijme 1 kg pevné udává množství tepla, které přijme 1 kg pevné látky při teplotě tání, aby se změnil na kapalinu látky při teplotě tání, aby se změnil na kapalinu téže teplotytéže teploty

MĚRNÉ SKUPENSKÉ TEPLO TÁNÍ MĚRNÉ SKUPENSKÉ TEPLO TÁNÍ lltt

m = 1 kg

- jednotka:- jednotka:

m = 1 kg

Obr.: Změny thiosíranu sodného při zahřívání

3. TUHNUTÍ

- když ochlazujeme kapalinu, mění se při teplotě tuhnutí tT v pevnou látku téže teploty

TUHNUTÍ

PEVNÁ LÁTKA KAPALNÁ LÁTKA

TUHNUTÍ je děj, při kterém se mění kapalné skupenství látky na pevné

- během tuhnutí, i když teplo kapalině odebíráme,zůstává teplota konstantní

- teplota tuhnutí je rovna teplotě tání

- při tuhnutí kapalina odevzdává teplo okolí SKUPENSKÉ TEPLO TUHNUTÍ LT

Je stejné jako skupenské teplo tání pevného Je stejné jako skupenské teplo tání pevného tělesa z téže látky a stejné hmotnosti.tělesa z téže látky a stejné hmotnosti.

SKUPENSKÉ TEPLO TUHNUTÍ SKUPENSKÉ TEPLO TUHNUTÍ LT

Graf závislosti teploty krystalické látky na odebíraném teple

TUHNUTÍtT

Graf závislosti teploty amorfní látky na odebíraném teple

4. ZMĚNA OBJEMU TĚLES PŘI TÁNÍ A TUHNUTÍ

- objem některých látek (ledu, Bi, Ge aj.) se při tuhnutí se zvětšuje, při tání zmenšuje

ÚLOHA: Co se stane, pokud necháme láhev piva v mrazničce?

V1 V2VV11<V<V22

V1 V2VV11>V>V22- objem většiny látek (parafínu, Pb, Cd aj.) se při tuhnutí

se zmenšuje, při tání zvětšuje

V1 V2VV11>V>V22

V1 V2VV11<V<V22

- teplota tání krystalické látky závisí na tlaku okolního prostředí

• U některých látek (ledu, Bi, Ge aj.) se teplota tání s rostoucím tlakem klesá

• U většiny látek (parafínu, Pb, Cd aj.) teplota tání s rostoucím tlakem roste

Obr.: REGELACE (znovuzamrznutí) ledu

PEVNÁ LÁTKA PLYNNÁ LÁTKA

DESUBLIMACE

SUBLIMACE

SUBLIMACE A DESUBLIMACE jsou děje, při kterých se mění pevné skupenství látky na plynné a naopak.

5. SUBLIMACE A DESUBLIMACE

ÚLOHA: Proč prádlo uschne také za mrazu? Co se děje?

- při zvýšení teploty některé látky roztají, jiné začnou sublimovat

- za normálního tlaku sublimují: jód, pevný CO2,led, sníh a všechny vonící a páchnoucí látky

teplo, které přijme pevné těleso o hmotnosti teplo, které přijme pevné těleso o hmotnosti m m při sublimaci za dané teploty.při sublimaci za dané teploty.

SKUPENSKÉ TEPLO SUBLIMACE SKUPENSKÉ TEPLO SUBLIMACE LS

- značka: - značka: llSS

udává množství tepla, které přijme 1 kg pevné udává množství tepla, které přijme 1 kg pevné látky při teplotě, při které pevná látka látky při teplotě, při které pevná látka sublimujesublimuje

MĚRNÉ SKUPENSKÉ TEPLO SUBLIMACE MĚRNÉ SKUPENSKÉ TEPLO SUBLIMACE llSS

JINOVATKA

- desublimací v přírodě vznikají:

SNĚHOVÉ VLOČKY

6. VYPAŘOVÁNÍ A KONDENZACE

KAPALNÁ LÁTKA PLYNNÁ LÁTKA

VYPAŘOVÁNÍ

VYPAŘOVÁNÍ je děj, při kterém se mění kapalné skupenství látky na plynné.

VYPAŘOVÁNÍ je přeměna kapaliny v páruVYPAŘOVÁNÍ je přeměna kapaliny v páru

ÚLOHA: Proč prádlo uschne? Co se děje?

Molekuly na povrchu kapaliny mají EK > EP, takže překonají síly, které je poutají k ostatním molekulám a unikají nad kapalinu

- kapalina se vypařuje na svém povrchu při každé teplotě

- rychlost vypařování závisí na:

a) druhu kapaliny

b) teplotě kapaliny

voda olej

t1t2 > t1

c) ploše volného povrchu kapaliny

d) větru, odsávání

- při vypařování kapalina odebírá teplo ze svého okolí

+Lv+Lv

teplo, které přijme kapalné těleso již zahřáté na teplo, které přijme kapalné těleso již zahřáté na teplotu vypařování, aby se změnilo v plyn téže teplotu vypařování, aby se změnilo v plyn téže teploty.teploty.

SKUPENSKÉ TEPLO VYPAŘOVÁNÍ SKUPENSKÉ TEPLO VYPAŘOVÁNÍ LV

- značka: - značka: llVV

udává množství tepla, které přijme 1 kg udává množství tepla, které přijme 1 kg kapalné látky při teplotě vypařování, aby se kapalné látky při teplotě vypařování, aby se změnil v plyn téže teplotyzměnil v plyn téže teploty

MĚRNÉ SKUPENSKÉ TEPLO VYPAŘOVÁNÍ MĚRNÉ SKUPENSKÉ TEPLO VYPAŘOVÁNÍ llVV

VARVAR - při varu se kapalina vypařuje nejen na povrchu

kapaliny, ale i uvnitř

- var kapaliny nastane při teplotě varu tV

- teplota varu tV závisí na: a) druhu kapaliny

tV vody při normálním tlaku je 100 °C

VAR PŘI VYŠŠÍM TLAKU

- tlakové nádoby pro výrobu papíru - Papinův hrnec - zavařování

- sterilizace

b) na vnějším tlaku:

VAR PŘI NIŽŠŠÍM TLAKU - vývěva- vakuové nádoby pro výrobu cukrů, sirupů, léků,

kondenzovaného mléka

Měrné skupenské teplo varu se rovná měrnému skupenskému teplu vypařování při teplotě varu kapaliny.

KAPALNÁ LÁTKA PLYNNÁ LÁTKA

KAPALNĚNÍ je děj, při kterém se skupenství plynné mění na skupenství látky kapalné.

KAPALNĚNÍ

KAPALNĚNÍ je opačný děj k vypařováníKAPALNĚNÍ je opačný děj k vypařování

- kapalnění nastane:

a) v důsledku zmenšování svého objemu

b) snížením teploty páry

- při kapalnění se uvolňuje SKUPENSKÉ TEPLO - při kapalnění se uvolňuje SKUPENSKÉ TEPLO KONDENZAČNÍ KONDENZAČNÍ LK

- - měrné skupenské teplo kondenzačníměrné skupenské teplo kondenzační llS S je rovno je rovno

měrnému skupenskému teplu vypařování téže látky při měrnému skupenskému teplu vypařování téže látky při stejné teplotěstejné teplotě

- kapalněním vodní páry ve vzduchu vzniká: ROSA - na ochlazených částech rostlin

MLHA - v přízemních vrstvách vzniká

Kontrolní otázkyKontrolní otázkyVyberte ze tří možností správnou odpověďVyberte ze tří možností správnou odpověď

1.1. Jaký je rozdíl mezi látkami krystalickými a amorfními?Jaký je rozdíl mezi látkami krystalickými a amorfními?

a/a/ amorfní látky mají určitou teplotu tání, u krystalických látek nemůžeme určit teplotu tání.amorfní látky mají určitou teplotu tání, u krystalických látek nemůžeme určit teplotu tání.

b/ krystalické látky mají určitou teplotu tání, u amorfních jii nemůžeme určitb/ krystalické látky mají určitou teplotu tání, u amorfních jii nemůžeme určit

c/ mezi těmito látkami není žádný rozdílc/ mezi těmito látkami není žádný rozdíl

2. Jak se při tuhnutí vody změní objem a hustota?2. Jak se při tuhnutí vody změní objem a hustota?

a/ objem se zmenší a hustota zvětšía/ objem se zmenší a hustota zvětší

b/ objem se zvětší a hustota zmenšíb/ objem se zvětší a hustota zmenší

c/ objem i hustota se zvětšíc/ objem i hustota se zvětší

3. Jak se změní rychlost tání ledu v teplé místnosti, jestliže ho 3. Jak se změní rychlost tání ledu v teplé místnosti, jestliže ho přikryjeme kožichem?přikryjeme kožichem?a/ led taje rychleji, protože kožichem se zahříváa/ led taje rychleji, protože kožichem se zahřívá

b/ led taje pomaleji, protože kožich ho izoluje od teplého vzduchub/ led taje pomaleji, protože kožich ho izoluje od teplého vzduchu

c/ led taje pomaleji, protože kožich ochlazuje vzduch v místnostic/ led taje pomaleji, protože kožich ochlazuje vzduch v místnosti

4. Proč uschne prádlo i za mrazu?4. Proč uschne prádlo i za mrazu?

a/ dochází k sublimaci ledu, který se přímo mění v párua/ dochází k sublimaci ledu, který se přímo mění v páru

b/ dochází ke kondenzaci ledu, který se přímo mění v párub/ dochází ke kondenzaci ledu, který se přímo mění v páruc/ prací prášky obsahují chemikálie, které mění páru v ledc/ prací prášky obsahují chemikálie, které mění páru v led

5. Jak se změní teplota varu vody, jestliže nad hladinou snížíme tlak?5. Jak se změní teplota varu vody, jestliže nad hladinou snížíme tlak?a/ teplota varu vody se snížía/ teplota varu vody se snížíb/ teplota varu vody se zvýšíb/ teplota varu vody se zvýšíc/ teplota varu vody nezávisí na vnějším tlakuc/ teplota varu vody nezávisí na vnějším tlaku

6. Proč se na zimu musí vypustit vody ze zahradního bazénu?6. Proč se na zimu musí vypustit vody ze zahradního bazénu?a/ usazené nečistoty bY způsobily chemické reakce v materiálu stěn bazénua/ usazené nečistoty bY způsobily chemické reakce v materiálu stěn bazénub/ hygienické předpisy zakazují zimní koupání ve venkovních bazénechb/ hygienické předpisy zakazují zimní koupání ve venkovních bazénechc/ led má větší objem než vody, mohl by poškodit stěny bazénuc/ led má větší objem než vody, mohl by poškodit stěny bazénu

OBLAKA ve vyšších vrstvách atmosféry

Altocumulus Altostratus Cumulonimbus

Cumulus

Nimbostratus

Cirrocumulus

CirrostratusCirrusStratocumulus

Stratus

7. SYTÁ PÁRA Obr:: Vypařování kapaliny v uzavřené nádobě

- při určité teplotě dojde k rovnováze mezi vypařováním a kapalněním (objem kapaliny a páry se nemění, tlak a teplota soustavy zůstává konstantní)

- říkáme, že vzduch je nad povrchem vody párou nasycen

- tlak syté páry nezávisí při stálé teplotě na objemu páry

SYTÁ PÁRASYTÁ PÁRAPára, která je v rovnovážném stavu se svou kapalinouPára, která je v rovnovážném stavu se svou kapalinou

SYTÁ PÁRA

- tlak syté páry nad kapalinou s rostoucí teplotou roste

- graf závislosti tlaku syté páry na teplotě se nazývá křivka syté páry

Obr.: Křivka syté páry

A – TROJNÝ BOD charakterizuje rovnovážný stav PL-K-SP

K – KRITICKÝ BOD charakterizuje kritický stav látky

7. FÁZOVÝ DIAGRAM

FÁZOVÝ DIAGRAM (pT diagram)diagram, do něhož zakreslujeme skupenství, kde na ose x je teplota a na ose y tlak

- fázový diagram je rozdělen třemi křivkami na tři plochy:

I – PEVNÉ SKUPENSTVÍ

II – KAPALNÉ SKUPENSTVÍ

III – PLYNNÉ SKUPENSTVÍ

Mezi I a III – sublimační křivka ks – každý bod této křivky znázorňuje stav látky, při kterém existuje vedle sebe v rovnovážném stavu pevná látka a její sytá pára.

- na rozhraní mezi jednotlivými plochami jsou křivky:

Mezi I a II – křivka tání kt – při teplotě a tlaku, který jí

odpovídá, je pevné a kapalné skupenství pohromadě. Tato křivka je závislostí teploty tání na vnějším tlaku.

Mezi II a III – křivka sytých par kp – při této teplotě a tlaku se vyskytují syté páry. Je závislost tlaku syté páry na teplotě.

A – TROJNÝ BOD protínají se v něm všechny tři křivky. Při této teplotě a tlaku se vyskytuje látka ve všech třech skupenstvích pohromadě – vyskytují se pevná látka, kapalina i sytá pára pohromadě

K – KRITICKÝ BOD končí jím křivka sytých par. Při vyšších teplotách než TK se už nevyskytuje kapalina. Mezi kapalinou a plynem zmizí rozhraní a látka se stane stejnorodou.

PŘEHŘÁTÁ PÁRA má nižší tlak a hustotu než sytá pára téže teploty.

- vznik přehřáté páry:

zvětšením objemu bez přítomnosti kapaliny

zahříváním syté páry bez přítomnosti kapaliny

8. VODNÍ PÁRA V ATMOSFÉŘE

- ve spodní vrstvě atmosféry se vyskytuje vodní pára, která se odpařuje z ploch moří, řek, jezer a z vody obsažené v půdě a organismech.

- množství vodní páry závisí na:- denní době

- roční době

- na místě pozorování

VLHKOST VZDUCHU popisuje míru vodní páry

- značka: - značka:

hmotnost hmotnost mm vodní páry obsa vodní páry obsažžené ve vzduchu ené ve vzduchu o objemu o objemu VV

ABSOLUTNÍ VLHKOST VZDUCHUABSOLUTNÍ VLHKOST VZDUCHU

- jednotka:- jednotka:V

3 mkgV

- stane-li se vodní pára sytou, dosáhne nejvyšší možné vlhkosti vzduchu m při dané teplotě. Při dalším

ochlazování začne pára kapalnět → mlha, srážky.

- vodní pára ve vzduchu je obvykle pára přehřátá

Poměr absolutní vlhkosti vzduchu při dané Poměr absolutní vlhkosti vzduchu při dané teplotě a absolutní vlhkosti vzduchu teplotě a absolutní vlhkosti vzduchu max max , při , při

níž je za této teploty vodní pára ve níž je za této teploty vodní pára ve vzduchu párou sytouvzduchu párou sytou

RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHURELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU

%100max

%100Sp

pp – tlak vodní páry

pS – tlak syté vodní páry za téže teploty

- měří se vlhkoměrem

Rosný bod tr

teplota, na kterou by bylo třeba ochladit vzduch, aby se vodní pára stala sytou vodní párou.

- při dalším snížení teploty pára zkapalní vznik rosy, mlhy, při teplotách pod 0 °C jinovatky, sněhu.

Vyrobeno v rámci projektu SIPVZ Gymnázium a SOŠ Cihelní 410 Frýdek-Místek

Autor: Mgr. Naděžda Lisníková

Rok výroby: 2005

Změny skupenství látek

Documents