Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

(Učebnice strana 76 – 80) Tání a tuhnutí Do kádinky dáme kousky ledu a změříme jejich teplotu. Led má teplotu –10 °C. Kádinku začneme zahřívat a sledujeme,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "(Učebnice strana 76 – 80) Tání a tuhnutí Do kádinky dáme kousky ledu a změříme jejich teplotu. Led má teplotu –10 °C. Kádinku začneme zahřívat a sledujeme,"— Transkript prezentace:

1 (Učebnice strana 76 – 80) Tání a tuhnutí Do kádinky dáme kousky ledu a změříme jejich teplotu. Led má teplotu –10 °C. Kádinku začneme zahřívat a sledujeme, co se děje s teplotou a ledovou drtí. Při zahřívání se ledová tříšť ohřívá, až dosáhne teploty 0 °C. Při této teplotě led začne tát. Objem ledu se zmenšuje, zvětšuje se objem vody, přitom teplota se nemění, stále zůstává 0 °C, dokud všechen led neroztaje. Potom se teprve při dalším zahřívání zvyšuje teplota vody. Při změně skupenství se teplota nemění, přestože se látce dodává teplo.

2 Do 100 g vody o teplotě 0 °C vložíme 100 g ledu stejné teploty – 0 °C. Pokud by soustava voda – led byla izolovaná a nedocházelo by k tepelné výměně s okolím, bude mít voda i led stále teplotu 0 °C a led nebude tát. Do 100 g vody o teplotě 80 °C vložíme 100 g ledu o teplotě 0 °C. Všechen led roztaje a voda bude mít teplotu 0 °C. Teplo, které voda odevzdá, přijme led k přeměně skupenství. m = 100 g = 0,1 kg t 0 = 80 °C t = 0 °C Q = ? kJ c = 4,18 kJ/(kg·°C) Q = cm (t 0 – t) Q = 4,18 · 0,1 · (80 – 0) Q = 33,44 kJ Voda odevzdá teplo 33,44 kJ. Při tepelné výměně v izolované soustavě 100 g ledu přijme teplo 33,44 kJ. Teplo, které led přijme, se využije při změně skupenství, všechen led se změní na vodu, teplota se po dobu změny skupenství nemění.

3 Mezi staré vánoční zvyky patří lití olova. Na železné lžíci kousek olova roztaje, změní se při určité teplotě v kapalinu, lžíce svůj tvar ani skupenství nezmění. Různé krystalické látky mají různou teplotu tání. Přes kus ledu natáhneme drát, který zatížíme. Pod led umístíme nádobu na odkapávání tající vody. Drát na koncích zatížený závažími se pomalu zařezává do bloku ledu a přitom se led v místech, kde struna prošla, opět spojí! V ideálním případě po desítkách minut se ozve rána, protože obě závaží spadnou na zem. Led zůstává v celku. Při zvýšeném tlaku klesá bod tání ledu, pod drátem tedy led roztaje a za drátem se opět slije, neboť se tlak vrací na původní hodnotu. Teplo, které je pro tání potřeba, se získá opětnou krystalizací vody v místech s menším tlakem, tedy nad drátkem. Teplo se šíří drátem seshora dolů a voda okolo drátku nahoru, kde opět mrzne.

4 V krystalické látce částice kmitají kolem rovnovážných poloh. Při zahřívání se zvětšuje pohybová energie částic. Při teplotě tání se částice postupně uvolňují z těchto poloh, začínají se pohybovat neuspořádaným pohybem jako v kapalině. Přijímá-li krystal dále teplo, částice se uvolňují ze silového působení ostatních částic. Přitom se však pohybová energie částic ani teplota látky nezvětšuje. Všechno teplo se spotřebuje na uvolňování částic. Teprve když všechna látka roztaje a přijímá dále teplo, zvětšuje se pohybová energie částic i teplota kapaliny. Při snížení teploty kapaliny se zmenší pohybová energie jejich částic. Dosáhne-li kapalina teploty tání, zmenší se rychlost neuspořádaného pohybu části tak, že se více uplatňují síly vzájemného působení. Částice se začnou uspořádávat do rovnovážných poloh, kolem kterých kmitají. Látka tuhne. Teplo potřebné na změnu skupenství nazýváme skupenské teplo tání. Krystalická látka začne tát při určité teplotě, kterou nazýváme teplota tání. Tuhnou začne při stejné teplotě jako je teplota tání.

5 Tání a tuhnutí jsou děje, při kterých se mění pevné skupenství látek na kapalné a naopak. V krystalické látce probíhá při teplotě tání t t. Teplota tání závisí na druhu látky a na tlaku. Při tání látka přijme teplo, při tuhnutí naopak látka odevzdá svému okolí. Měrné skupenské teplo tání l t je teplo, které přijme 1 kg pevné látky při teplotě tání, aby se změnil na kapalinu téže teploty. Měrné skupenské teplo tání l t a teplota tání t t různých krystalických látek jsou uvedeny v Tabulkách. Teplota tání t t byla měřena za normálního tlaku, tj. p n = kPa. Měrné skupenské teplo tání l t ledu je 334 kJ/kg, teplota tání t t ledu je 0 °C. Skupenské teplo tání L t, které přijme nebo odevzdá těleso o hmotnosti m zahřáté na teplotu tání k tomu, aby změnilo své skupenství z pevného na kapalné nebo naopak, určíme ze vztahu: L t = m·l t, kde l t je měrné skupenské teplo tání dané látky.

6 Příklady: 1)Podle Tabulek rozhodni, v jakém skupenství je při teplotě °C a při normálním tlaku hliník, měď, platina, stříbro, zlato, olovo a železo. Zdůvodni. Je-li teplota tání kovu nižší než °C, pak je tento kov při teplotě °C kapalinou. Je-li teplota tání kovu vyšší než °C, zůstává v pevném skupenství. 2)Může se roztavit olověná kulička a) v roztaveném zinku b) v roztaveném cínu? zinku – 420 °C cínu – 232 °C a) Olověná kulička se v roztavené zinku roztaví. Olověná kulička se nemusí roztavit, je-li teplota kuličky velmi nízká a roztaveného zinku málo. látkahliníkměďplatinastříbrozlatoolovoželezo teplota tání [°C] skupenství kapalnépevné kapalnépevnékapalnépevné Teplota tání: olova – 328 °C b) Olověná kulička se v roztavené cínu neroztaví, protože teplota tání cínu je nižší než teplota tání olovo. Olověná kulička se by se mohla roztavit, kdyby byla teplota roztaveného cínu vyšší než 328 °C.

7 3)Urči teplo, které přijme led o hmotnosti 100 g a teplotě tání, k přeměně na vodu téže teploty. m = 100 g = 0,1 kg t = 0 °C L t = ? kJ l t = 334 kJ/kg L t = m · l t L t = 0,1 · 334 L t = 33,4 kJ Voda přijme teplo 33,4 kJ. 4)Urči teplo, které přijme olověná kulička o hmotnosti 100 g a teplotě tání k tomu, aby se všechno olovo roztavilo. m = 100 g = 0,1 kg t = 328 °C L t = ? kJ l t = 23 kJ/kg L t = m · l t L t = 0,1 · 23 L t = 2,3 kJ Olověná kulička přijme teplo 2,3 kJ. Pro kovy a některé další látky místo o tání mluvíme o tavení, např. říkáme, že olovo se taví, železo se taví.

8 5)Urči teplo, které přijme led o hmotnosti 2 kg a teplotě –10 °C k tomu, aby roztál a voda se ohřála na teplotu 10 °C. Led se nejdříve ohřeje z –10 °C na teplotu tání 0 °C beze změny skupenství, přijme teplo Q 1, potom se teplota nemění, všechno přijaté teplo L t se využije na změnu skupenství. Až se všechen led přemění na vodu, potom se voda ohřívá (beze změny skupenství), přijme teplo Q 2. Změny teploty v závislosti na čase znázorníme v grafu: t_ [°C ] – čas_ [s ] A led (pevná látka) led – voda (pevná látka a kapalina) voda (kapalina) BC Q1Q1 LtLt Q2Q2

9 m = 2 kg t 0 = –10 °C t t = 0 °C t = 10 °C c led = 2,09 kJ/(kg·°C) l t = 334 kJ/kg c voda = 4,18 kJ/(kg·°C) Q 1 = ? kJ L t = ? kJ Q 2 = ? kJ Q = ? kJ L t = m · l t L t = 2 · 334 L t = 668 kJ Q 1 = c led m (t t – t 0 ) Q 1 = 2,09 · 2 · [0 – (–10)] Q 1 = 41,8 kJ Q 2 = c voda m (t – t t ) Q 2 = 4,18 · 2 · (10 – 0) Q 2 = 83,6 kJ Q = Q 1 + L t + Q 2 Q = 41, ,6 Q = 793,4 kJ Led o teplotě –10 °C a hmotnosti 2 kg přijme teplo 793,4 kJ k tomu, aby se změnil na vodu a voda se ohřála na teplotu 10 °C.

10 6)V chladničce se vyrobí za 2 hodiny led o hmotnosti 5 kg a teplotě 0 °C z vody o počáteční teplotě 5 °C. Jaké teplo bylo vodě odebráno? voda: t 0 = 5 °C t t = 0 °C Q v = ? kJ c = 4,18 kJ/(kg °C) L t = m · l t L t = 5 · 334 L t = kJ Vodě bylo odebráno teplo 1,8 MJ. přeměna skupenství: t t = 0 °C L t = ? kJ l t = 334 kJ/kg Q = ? kJ m = 5 kg Q v = cm (t 0 – t) Q v = 4,18 · 5 · (5 – 0) Q v = 104,5 kJ Q = Q v + L t Q = 104, Q = 1 774,5 kJ

11 7)Jaké teplo se uvolní při ztuhnutí hliníkového odlitku o objemu 1,5 dm 3 a teplotě 700 °C? t 0 = 700 °C t t = 660 °C Q k = ? kJ c = 0,896 kJ/(kg °C) L t = m · l t L t = 4,05 · 399 L t = 1 615,95 kJ Při ztuhnutí hliníkového odlitku se uvolní 1,8 MJ tepla. přeměna skupenství: t t = 660 °C L t = ? kJ l t = 399 kJ/kg Q = ? kJ V = 1,5 dm 3 = 0,001 5 m 3 ρ = kg/m 3 m = ? kg Q v = cm (t 0 – t) Q v = 0,896 · 4,05 · (700 – 660) Q v = 145,152 kJ Q = Q v + L t Q = 145, ,95 Q = 1 761,102 kJ

12 8)Určete hmotnost ledu počáteční teploty 0 °C, který může roztát ve vodě o objemu 4 litry a počáteční teplotě 55 °C. t 0 = 55 °C t = t t = 0 °C Q = ? kJ c = 4,18 kJ/(kg °C) L t = m l · l t L t = Q Roztaje 2,75 kg ledu. led – přijme teplo vody na přeměnu skupenství m l = ? kg t t = 0 °C L t = Q l t = 334 kJ/kg V = 4 l = 0,004 m 3 ρ = kg/m 3 m = ? kg Q = cm v (t 0 – t) Q = 4,18 · 4 · (55 – 0) Q = 919,6 kJ Voda při ochlazení odevzdá teplo Q.

13 9)Jakou hmotnost má led o teplotě –5 °C, který právě ještě úplně roztaje ve vodě o hmotnosti 3 kg a teplotě 60 °C? voda: m v = 3 kg t v = 60 °C t = t t = 0 °C Q v = ? kJ c v = 4,18 kJ/(kg °C) L t = m l · l t Led má hmotnost 2,18 kg. led: m = ? kg t l = –5 °C t = t t = 0 °C Q l = ? kJ c l = 2,09 kJ/(kg °C) L t = ? kJ l t = 334 kJ/kg Q v = c v m v (t v – t) Q v = 4,18 · 3 · (60 – 0) Q v = 752,4 kJ Q l = c l m l (t – t l ) Teplo odevzdané vodou přijme led k ohřátí z –5 °C na 0 °C a dále na přeměnu skupenství. Q v = Q l + L t Q v = c l m l (t – t l ) + m l · l t Q v = m l [c l (t – t l ) + l t ]

14 10)*Množství 125 g ledu teploty –16 °C bylo smíseno s 875 g vody teploty 100 °C. Jakou teplotu bude mít směs? voda: m 1 = 875 g =0,875 kg t 1 = 100 °C t = ? °C Q 1 = ? kJ c 1 = 4,18 kJ/(kg °C) led: m 2 = 125 g = 0,125 kg t 2 = –16 °C t = ? °C Q 2 = ? kJ c 2 = 2,09 kJ/(kg °C) L t = ? kJ l t = 334 kJ/kg Q 3 = ? kJ Teplo odevzdané vodou Q 1 přijme led k ohřátí z –16 °C na 0 °C (Q 2 ) dále na přeměnu skupenství (L t ) a následné ohřátí vody z 0 °C na teplotu t (Q 3 ). Q 1 = Q 2 + L t + Q 3 Q 1 = c 1 m 1 (t 1 – t) Q 2 = c 2 m 2 (t t – t 2 ) Q 2 = 2,09 · 0,125 · [0 – (–16)] Q 2 = 4,18 kJ L t = m 2 · l t L t = 0,125 · 334 L t = 41,75 kJ Q 3 = c 1 m 2 (t – t t )

15 Q 1 = Q 2 + L t + Q 3 Q 1 = c 1 m 1 (t 1 – t) Q 2 = c 2 m 2 (t t – t 2 ) L t = m 2 · l t Q 3 = c 1 m 2 (t – t t )c 1 m 1 (t 1 – t) – c 1 m 2 (t – t t ) = Q 2 + L t c 1 m 1 t 1 – c 1 m 1 t – c 1 m 2 t + c 1 m 2 t t = Q 2 + L t c 1 m 1 (t 1 – t) = Q 2 + L t + c 1 m 2 (t – t t ) t t = 0 °C c 1 m 2 t t = 0 c 1 m 1 t 1 – c 1 m 1 t – c 1 m 2 t = Q 2 + L t c 1 m 1 t 1 – c 1 t (m 1 + m 2 ) = Q 2 + L t c 1 m 1 t 1 – Q 2 – L t = c 1 t (m 1 + m 2 ) Směs bude mít teplotu 77 °C.

16 Amorfní látky jsou látky v pevném skupenství, které nemají pravidelnou (krystalickou) strukturu. Uspořádání částic je v těchto látkách náhodné, určité zákonitosti existují pouze v polohách navzájem sousedících atomů. Mezi amorfní látky patří např. sklo, asfalt, vosk nebo pryskyřice. Mezi amorfní organické látky patří polymery, které se skládají z velkých molekul (tzv. makromolekul), jež obsahují až několik stovek tisíc atomů. Mezi polymery patří např. kaučuk, bavlna, bílkoviny, různé plastické hmoty (např. PVC) apod. Tání amorfních látek probíhá v určitém teplotním rozmezí. Při zahřívání látka postupně měkne, až se změní v kapalinu. Amorfní látka nemá určitou teplotu tání. Při tuhnutí se volný povrch vosku prohloubí, vosk se při tuhnutí smrští, zmenší se jeho objem. Jeho hmotnost se nemění, mění se pouze hustota látky. Při tání a tuhnutí se zachovává hmotnost tělesa, látka v kapalném skupenství má větší objem, a tedy menší hustotu než tatáž látka ve skupenství pevném. Výjimku tvoří voda. U vody pozorujeme tzv. anomálii vody. Voda má největší hustotu při 4 °C, led má větší objem než voda.

17 Anomálie vody má i nepříznivé důsledky. Zmrzlá voda v potrubí nebo ve zdivu způsobuje zvětšením svého objemu jejich praskání. Led vzniklý zmrznutím vody je také jednou z příčin praskání skla. Objem vody se při zvýšení teploty mezi 0°C a 4°C zmenšuje a hustota vody se zvětšuje. Měřením bylo zjištěno, že hustota vody je proto při 4°C největší. Tato výjimka se nazývá teplotní anomálie vody. Při teplotě 4 °C má voda největší hustotu, a proto klesá ke dnu. Otázky a úlohy k opakování – učebnice strana 81. Rybník v létě Rybník v zimě Při tuhnutí se objem ledu zvětšuje. V zimě tvoří led povrchovou vrstvu jezer a rybníků. Protože má menší hustotu než voda, plove na vodě. Díky špatné vodivosti tepla, zabraňuje led promrzání vody pod ním. Proto pod ledem zůstává kapalná voda až ke dnu. Teplota se ustálí tak, že u dna je 4 °C, a pod ledovou vrstvou 0 °C. Díky anomálii vody mohou ryby a jiní živočichové přežít mrazivou zimu u dna.


Stáhnout ppt "(Učebnice strana 76 – 80) Tání a tuhnutí Do kádinky dáme kousky ledu a změříme jejich teplotu. Led má teplotu –10 °C. Kádinku začneme zahřívat a sledujeme,"

Podobné prezentace


Reklamy Google