Zkvalitnění výuky na GSOŠ prostřednictvím inovace CZ.1.07/1.5.00/ Gymnázium a Střední odborná škola, Klášterec nad Ohří, Chomutovská 459, příspěvková organizace Vypařování a kapalnění Autor: VY_32_INOVACE_4_2_8 Mgr. Jan Zach

Zm ě ny skupenství Vypa ř ování a kapaln ě ní VY_32_INOVACE_4_2_8 Autor: Mgr. Jan Zach Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Jan Zach.

Vypařování Přeměna kapaliny v páru. Objem kapaliny se v otevřené nádobě časem zmenšuje – vypařování. Probíhá za každé teploty. - Zvětšením obsahu povrchu tělesa. Lze urychlit vypařování dané látky? Jak? - Odstraněním vzniklé páry (odvětrávání). - Zvýšením teploty tělesa. - Snížením okolního tlaku. (experiment nebo video – VY_32_INOVACE_7_2_8).VY_32_INOVACE_7_2_8) Při vypařování těleso přijímá od okolí skupenské teplo vypařování L v. l V … měrné skupenské teplo vypařování. Klesá s rostoucí teplotou kapaliny. Pro vodu l V0 =2,51 MJ.kg -1, l V100 =2,26 MJ.kg -1 (při norm. tlaku). [J.kg -1 ]

Var Při varu se kapalina vypařuje nejen z povrchu, ale i v celém objemu. Zahříváme-li kapalinu, pak při určité teplotě v objemu kapaliny vznikají bubliny páry, které se postupně zvětšují a stoupají k povrchu. t/°C t/s tVtV Teplo Q se spotřebuje na zahřívání kapaliny Teplo Q se spotřebuje na změnu skupenství. Teplo Q se spotřebuje na zahřívání páry var

Teplota varu t V – závislá na vnějším tlaku. S rostoucím tlakem se zvyšuje. (experiment). tlakový hrnec - Papinův hrnec - papiňák Využití v praxi i v domácnosti – Kde? Kapalina přijímá skupenské teplo vypařování, které se spotřebuje na změnu skupenství. Vzniká pára s téže teplotou, jako vroucí kapalina. sterilizace nástrojů Proč má opaření vodní párou horší následky, než opaření vroucí vodou? Molekulový výklad: Dodáním energie mají molekuly dostatek energie, aby se odpoutaly od ostatních a vystoupily nad povrch kapaliny a vytvoří páru. Některé se vracejí zpět. Z kapaliny unikají nejrychlejší molekuly (nejteplejší) => kapalina se ochlazuje. Energie páry dané hmotnosti je vždy větší než energie kapaliny téže hmotnosti a teploty.

Kapalnění Pára odevzdává do okolí skupenské teplo kapalnění (stejné jako vypařování). Opačný děj k vypařování (kondenzace) – pára se mění na kapalinu. Sytá pára Objem kapaliny se zmenšuje a tlak páry stoupá. Na počátku je počet molekul opouštějících kapalinu větší než počet molekul vracejících se. Uvažujeme vypařování v uzavřené nádobě. Po určité době se přechody molekul vyrovnají – tlak a objem kapaliny a páry se nemění – soustava kapalina a její pára se nachází v rovnovážném stavu. Pára, která je v rovnovážném stavu se svou kapalinou se nazývá sytá pára. Tlak syté páry nezávisí při stálé teplotě na objemu páry a s rostoucí teplotou roste.

A… bod křivky syté páry při nejmenší teplotě T A a tlaku p A při kterých existuje kapalina a její sytá pára v rovnovážném stavu. T A =273,16 K (0,01 °C), p A =610 Pa Při teplotě T K … kritická teplota, je hustota kapaliny rovna hustotě páry – zmizí rozhraní mezi kapalinou a sytou párou - látka se stává stejnorodou. K… kritický bod Při vyšší teplotě již neexistuje látka v kapalném skupenství. Proč se kapalina přestává vařit při zvýšení okolního tlaku? Bubliny vznikající při varu stoupají k hladině, zvětšují svůj objem a vystoupí nad povrch (tlak pod i nad hladinou je přibližně stejný!). Zvýšením tlaku však var nastane, až když teplota vzroste tak, že tlak syté páry uvnitř bublin je stejný, jako tlak nad povrchem. Teplota varu kapaliny roste s rostoucím vnějším tlakem nad povrchem. T K = 374,15 °C, p K = 22,13 MPa

Fázový diagram Body křivek jsou body rovnovážného stavu dvou skupenství. A…trojný bod vody – rovnovážný stav soustavy led+voda+sytá pára k p …křivka syté páry T A =273,16 K k s …křivka sublimace k t …křivka tání Přechod z jedné oblasti do druhé protnutím křivek vždy znamená přechod z jednoho skupenství do druhého (viz červené čáry). Obejdeme kritický bod na diagramu zvýšením tlaku a teploty => v průběhu přeměny se rozhraní mezi kapalinou a párou nevytvoří, soustava bude celou dobu homogenní (modrá křivka).

Téma sady: Termika a mechanika II. Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor:Fyzika Tematický okruh:Změny skupenství látek Anotace: Jedná se o prezentaci, ve které vysvětlíme děje spojené se změnou skupenství látky a zavedeme veličiny charakterizující tyto přeměny. Materiál vysvětluje základní pojmy a vztahy a vytváří prostor pro samostatné zamyšlení žáků nad tématem a motivuje je k návrhu jednoduchých experimentů pro objasnění zmíněných fyzikálních jevů. Hlavním zdrojem informací je učebnice: FYZIKA pro gymnázia – Molekulová fyzika a termika, RNDr. Karel Bartuška, prof. RNDr. Emanuel Svoboda, CSc. Autor:Jan Zach Rok vytvoření materiálu: 2012 Název materiálu: Vypařování a kapalnění Jazyk:čeština Očekávaný výstup: Žák vysvětlí vztahy mezi fyzikálními veličinami, chápe jevy spojené se změnou skupenství látek, dokáže popsat přechody energie při změně skupenství. Speciální vzděl. potřeby: vakuová vývěva Klíčová slova: vypařování, kapalnění, sytá pára Druh učebního materiálu:prezentace s aktivizací žáka Cílová skupina:žák Stupeň a typ vzdělávání:gymnaziální vzdělávání Typická věková skupina: let Pokyny pro práci s materiálem: Prezentaci je možné využít jako výklad učiva na dané téma. V materiálu jsou začleněny otázky, které je možné využít formou frontálního opakování (připomenutí) známého učiva nebo jako podnět pro jeho ověřování. Vztahy mezi veličinami se žáci nejprve pokusí odvodit sami v průběhu prezentace, teprve pak je vztah zobrazen.Vložením další stránky lze vytvořit prostor na doplnění zápisu, případně správné odpovědi na otázku.