Fázové změny skupenství

Tání

Chybějící zápis ze dne 20. 3. 2023

Graf tání

= Grafická závislost teploty tělesa $t$ na přijatém teple $Q$

Aby všechna látka roztála, musí při teplotě tání $t_t$ přijmout skupenské teplo tání $L_t$

Křivka tání

= Grafické znázornění závislosti teploty tání látky na tlaku

Např. olovo – s rostoucím tlakem se zvyšuje teplota tání

Anomálie ledu = u ledu se s rostoucím tlakem snižuje teplota tání

Tuhnutí

Ochlazujeme-li kapalinu, která vznikla táním krystalické látky, mění se při teplotě tuhnutí na pevné těleso

$l_t$ ... měrné skupenské teplo tuhnutí

$L_t$ .. skupenské teplo tuhnutí

Měrné skupenské teplo tuhnutí = teplo, které odevzdá kapalné těleso o hmotnosti $1 \ \text{kg}$ při teplotě tuhnutí, aby se přeměnilo na pevnou látku téže teploty

Teplota tuhnutí látky závisí na tlaku

Teplota tuhnutí látky se rovná její teplotě tání při daném tlaku

Ochlazením kapaliny na teplotu tuhnutí se vlivem vazebných sil tvoří krystalizační jádra

Amorfní látky nemají teplotu tuhnutí, tuhnou v různých teplotních intervalech

Vypařování

Kapalina se vypařuje za každé teploty, při které existuje

Vzniklá pára má stejnou teplotu jako kapalina

$l_v$ ... měrné skupenské teplo vypařování

$L_v$ ... skupenské teplo vypařování

Měrné skupenské teplo vypařování = teplo, které přijme kapalné těleso o hmotnosti $1 \ \text{kg}$ při dané teplotě, aby se přeměnilo na plynnou látku téže teploty

S rostoucí teplotou klesá $l_v$

Vypařování probíhá pouze z povrchu kapaliny

Urychlit vypařování lze zvýšením teploty či tlaku, odstraněním vzniklých par

Var

K varu kapaliny dochází jen při teplotě varu (za normálního tlaku pro vodu $t_v = 100 \ °\text{C}$)

Zvýšením tlaku nad kapalinou se zvýší $t_v$ (a opačně)

Var probíhá v celém objemu kapaliny

$l_v$ ... měrné skupenské teplo varu

$L_v$ ... skupenské teplo varu

Pro vodu za normálního tlaku při teplotě varu platí:

Speciální jevy: přehřátý plyn, sytá pára

Sytá pára – tolik molekul, kolik opustí kapalinu, se zase vrátí zpátky $\to$ dynamická rovnováha; izotermický děj

Znázorňujeme křivkou sytých par (na ose $x$ je teplota, na ose $y$ tlak)

Pro sytou páru neplatí stavové rovnice

Pro přehřáté plyny platí stavová rovnice velmi přesně

Pro vodu je při trojném bodu $t = 0.01 \ °\text{C}$ tlak syté páry $p = 620 \ \text{Pa}$

Kritické hodnoty pro vodu: $p_\text{K}, T_\text{K}, \rho_\text{K}$

Při skupenské změně nemusí plyn nutně přejít křivku sytých par

Z křivky sytých par můžeme vyčíst při jaké teplotě a tlaku dochází k varu

Tlak sytých par nezávisí na objemu kapaliny

Kondenzace

Při kapalnění/kondenzaci plynná látka odevzdává svému okolí skupenské kondenzační teplo

$l_k$ ... měrné skupenské teplo kondenzační

$L_k$ ... skupenské teplo kondenzační

Vnitřní energie se snižuje, kapalina má po zkondenzování stejnou teplotu jako původní pára

Fázový diagram = všechny změny skupenství zakreslené do jednoho grafu

$k_\text{SP}$ ... křivka syté páry

$k_\text{T}$ ... křivka tání

$k_\text{S}$ ... křivka sublimace

Mezi $k_\text{S}$ a $k_\text{SP}$ leží hodnoty pro plyny, mezi $k_\text{SP}$ a $k_\text{T}$ leží hodnoty pro kapaliny, mezi $k_\text{T}$ a $k_\text{S}$ leží hodnoty pro pevné látky