Zmena skupenstva
Čo je zmena skupenstva
Čo sa deje s časticami
Pri zohrievaní látky:
- častice získavajú energiu,
- zväčšuje sa ich pohyb (kmitanie – tuhé látky, posúvanie – kvapaliny, voľný let – plyny),
- pri dostatočnej energii môžu prekonať príťažlivé sily medzi časticami,
- látka prejde do vyššieho energetického stavu.
Teplota
Vnútorná energia
Teplota pri zmene skupenstva
Skupenské teplo
Rovnaká veličina l platí pre dvojicu opačných dejov — mení sa len smer toku energie (prijatá pri topení/vyparovaní, odovzdaná pri tuhnutí/kondenzácii).
Merné skupenské teplo
Merné skupenské teplo ll je množstvo tepla potrebné na zmenu skupenstva 1 kg látky pri teplote, pri ktorej zmena skupenstva prebieha.
Jeho hodnota závisí od druhu látky a od konkrétnej zmeny skupenstva.
| Látka | lt — topenie | lv — vyparovanie |
|---|---|---|
| Voda / ľad | 334 kJ/kg | 2 256 kJ/kg |
| Železo | 277 kJ/kg | 6 340 kJ/kg |
| Olovo | 23 kJ/kg | 860 kJ/kg |
| Etanol | 109 kJ/kg | 846 kJ/kg |
Koľko energie potrebujeme na roztopenie 2 kg ľadu pri teplote topenia?
Vyparovanie ≠ var
Vyparovanie
- prebieha na povrchu kvapaliny,
- môže prebiehať pri rôznych teplotách,
- môže prebiehať aj pod teplotou varu,
- najrýchlejšie unikajú z povrchu energetickejšie častice,
- kvapalina sa pri ňom môže ochladzovať.
Var
- prebieha v celom objeme kvapaliny
- vznikajú bubliny pary
- pri danom tlaku prebieha pri určitej teplote
- vyžaduje neustály prísun tepla
Teplota varu a tlak
Nasýtená para a vlhkosť
Para – plynné skupenstvo látky, ktorá je za daných podmienok schopná existovať aj v kvapalnom alebo tuhom skupenstve.
Nasýtená para – para, ktorá je v dynamickej rovnováhe so svojou kvapalinou. Počet častíc, ktoré sa za určitý čas vyparia, je rovnaký ako počet častíc, ktoré skondenzujú.
Nenasýtená para – para, pri ktorej vyparovanie prevláda nad kondenzáciou. V uzavretom priestore sa preto množstvo pary môže ďalej zvyšovať.
Relatívna vlhkosť vzduchu – Relatívna vlhkosť vyjadruje, ako blízko je vzduch k nasýteniu vodnou parou pri danej teplote.
Príklad: Relatívna vlhkosť 60 % znamená, že vzduch obsahuje približne 60 % množstva vodnej pary, ktoré by pri rovnakej teplote obsahoval pri nasýtení. Pozor: Relatívna vlhkosť závisí od teploty. Teplejší vzduch môže obsahovať viac vodnej pary než studený vzduch.
Sublimácia a desublimácia
Sublimácia
Pevná látka prechádza priamo na plyn. Príklad: suchý ľad (CO₂), mrznúce prádlo, ktoré na mraze uschne.
Desublimácia
Plyn prechádza priamo na pevnú látku. Príklad: vznik snehových vločiek, tvorba inovate na oknách.
Energetická bilancia pri viacerých dejoch
Najdôležitejší typ úlohy: koľko tepla potrebujeme na zohriatie ľadu z teploty pod bodom mrazu na paru nad 100 °C? Proces rozložíme na 5 čiastkových dejov: Q = Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅, pomocou Q=mcΔT a Q=ml.