Vypařování , var a kapalnění Název školy: ZŠ Štětí, Ostrovní 300 Autor: Francová Alena Vzdělávací oblast: Člověk a příroda_Fyzika Datum: 01/2012 Název materiálu: VY_32_INOVACE_ FY.8.A.19_vyparovani_a_var Číslo operačního programu: CZ.1.07/1.4.00/21.1693 Název projektu: PRIMA ŠKOLA Vypařování , var a kapalnění Anotace: Materiál je určen pro žáky 8. ročníku. Slouží k naučení nového učiva. Žák pozná podstatu přeměny skupenství kapalného na plynné (vypařování a var) a plynného na kapalné (kapalnění). Dozví se, na čem závisí rychlost vypařování kapalin. Žák pochopí pojmy absolutní a relativní vlhkost vzduchu a dokáže charakterizovat stav, kdy je vzduch parami nasycen.

Vypařování: změna ze skupenství kapalného na plynné, vzniká pára, kapalina se vypařuje při každé teplotě, rychlost vypařování je však různá různé kapaliny se za stejných podmínek vypařují různě rychle

Příklady vypařování: Např. : mokrá dlažba po dešti po určité době uschne, prádlo na pověšené šňůře po určité době uschne, úbytek vody v akváriu, odpařovací nádoba na topení, u moře rozlehlé nádrže tamních solivarů atd.

Rychlost, jakou se kapalina vypařuje, závisí na: teplotě kapaliny, velikosti povrchu kapaliny, chemickém složení kapaliny, odvádění vzniklých par

Chemické složení kapaliny: některé kapaliny se vypařují rychle (aceton, benzín, líh), jiné pomaleji (voda, lehký olej), další téměř vůbec (těžký olej, glycerin, rtuť) rychle se vypařující kapaliny obvykle označujeme jako těkavé

Skupenské teplo vypařování, Teplo, které musíme kapalině dodat, chceme-li ji přeměnit na plyn, nazýváme SKUPENSKÉ TEPLO VYPAŘOVÁNÍ Značka: Lv Jednotka: J, kJ

Var: je zvláštním případem vypařování, kapalina se při varu vypařuje jak na povrchu, tak i uvnitř, teplota, při které dochází k varu, se nazývá TEPLOTA VARU var vody

Skupenské teplo varu, Měrné skupenské teplo varu: Teplo, které musíme kapalině dodat, abychom ji při teplotě varu přeměnili na plyn téže teploty, nazýváme: SKUPENSKÉ TEPLO VARU (značka Lv, jednotka J, kJ) K porovnání, kolik tepla musíme při teplotě varu dodat 1 kg různých kapalin k přeměně na plyn, zavádíme: MĚRNÉ SKUPENSKÉ TEPLO VARU (značka lv, jednotka kJ/kg)

Příklad: Petr si chtěl uvařit instantní polévku Příklad: Petr si chtěl uvařit instantní polévku. Do hrnce dal 1 litr vody a nechal vodu ohřívat. Petr se zapovídal s kamarádem a když se vrátil do kuchyně, zjistil, že v hrnci zbyly jen dvě třetiny vody. Kolik tepla se zbytečně spotřebovalo na vyvaření třetiny z původního množství? V=0,33 l, m=0,33 kg lv=2256 kJ/kg Lv=? kJ Lv=m∙lv=0,33∙2256 kJ Lv=720 kJ Teplo, které se spotřebovalo na vyvaření třetiny vody, je přibližně 720 kJ.

Absolutní vlhkost vzduchu: udává množství vodních par ve vzduchu, je to hmotnost vodní páry, kterou obsahuje 1m3 vzduchu, vzduch může při určité teplotě obsahovat jen omezené množství vodní páry, při největším množství vodní páry ve vzduchu dosahuje absolutní vlhkost maximální hodnoty při této teplotě, říkáme pak, že vzduch je parou NASYCEN, čím je vzduch teplejší, tím více vodní páry může obsahovat

Relativní vlhkost vzduchu: v praxi se používá častěji, je podílem absolutní vlhkosti při dané teplotě k maximální absolutní vlhkosti při této teplotě (ve stavu nasycení), vyjadřuje se v procentech, nasycený vzduch má relativní vlhkost 100 %

Kapalnění (kondenzace): mlha, rosa při ochlazování vzduchu s určitým množstvím vodní páry se zvyšuje relativní vlhkost vzduchu, při určité teplotě dosáhne relativní vlhkost 100 %, této teplotě říkáme: ROSNÝ BOD, při dalším poklesu teploty se pára mění ve vodu, objeví se drobné kapičky buď rozptýlené ve vzduchu = MLHA, nebo na povrchu studenějšího předmětu = ROSA.

Kapalnění (kondenzace): přeměna plynu v kapalinu opačný děj k vypařování rosa jinovatka

Otázky : 1) Martina kreslila na poslední chvíli vodovými barvami obrázek ke Dni matek. Navrhni, co má udělat, aby obrázek co nejrychleji uschl.

Odpověď na otázku č. 1: Martina urychlí vysušování obrázku, pokud bude vznikající páry odvádět, například foukáním, fénem, držením obrázku v otevřeném okně…

2) Proč se v zimě při vstupu z venkovního prostředí do vytopené místnosti zamlžují brýle?

Odpověď na otázku č.2: Vzduch v okolí studených brýlí má teplotu nižší než rosný bod. Proto vodní pára, kterou vzduch v místnosti obsahuje, kapalní na studených sklech.

3) Kdy vidíš mlhu nad hrncem vody a proč se obvykle rychle rozplyne?

Odpověď na otázku č.3: Mlhu nad hrncem vidíme obvykle při odklopení poklice těsně před varem nebo při varu kapaliny v uzavřené nádobě (také při prudkém varu v otevřené nádobě). Mlha se nad nádobou rozplývá velmi rychle, protože její drobné kapičky se většinou okamžitě vypařují do okolního prostoru, nebo se vrací zpět do nádoby.

Úkol: 4) Vyhledej v Tabulkách teplotu varu tv při normálním tlaku těchto kapalin: voda, aceton, diethylether, ethanol, glycerol, Uspořádej je podle velikosti číselných hodnot.

Vypočítej příklad: 5) Kolik tepla potřebujeme dodat 2 kg vařící se vody při normálním tlaku, aby se změnila na páru? Porovnej ho s teplem, které musíme dodat 2 kg ledu při teplotě tání, aby roztál při normálním tlaku.

Řešení příkladu: m=2 kg lv=2 260 kJ/kg lt=334 kJ/kg Lv=? [kJ] Lt=? [kJ] Lv=m∙lv=2∙2 260= 4 520 kJ Lt=m∙lt=2∙334= 668 kJ Teplo potřebné na přeměnu vařící se vody v páru je téměř 7krát větší než teplo, které potřebujeme k roztání ledu o stejné hmotnosti.

Vyber správnou odpověď: Měrné skupenské teplo tání ledu je: 1000 kJ/kg 334 kJ/kg 418 kJ/kg

Vyber správnou odpověď: Měrná tepelná kapacita vody je: (správně může být více odpovědí) 334 kJ/kg 4 180 J/kg∙°C 4,18 kJ/kg∙°C

Vyber správnou odpověď: Měrné skupenské teplo varu vody je: 2 260 kJ/kg 334 kJ/kg 4 180 kJ/kg

Charakterizuj napsané vzorce: Q=m∙c∙(t-t1) Lt=m∙lt Lv=m∙lv

Použité zdroje: galerie office doc. RNDr. Růžena Kolářová, CSc., PaedDr. Jiří Bohuněk, Fyzika pro 8. ročník základní školy, nakladatelství Prometheus, 2004, ISBN 80-7196-149-3. Karel Rauner, Josef Petřík, Fyzika 8, učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia, nakladatelství Fraus, 2006. kazi.sweb.cz/Bolivie/pic/SalardeUyuni00.jpg [cit: 2012-01-11] http://forum.mcontrollers.com/files/aceton_208.jpg [cit: 2012-01-11] http://leeannbrady.com/wp-content/uploads/2011/07/glycerin1.jpg [cit: 2012-01-11] http://www.stefajir.cz/files/Rtut.jpg [cit: 2012-01-11] http://www.benateckyctyrlistek.eu/wp-content/uploads/2011/11/mlha-02.jpg [cit: 2012- 01-11] http://www.ulicafotograficzna.pl/foto2/2229_rosa_b.jpg [cit: 2012-01-11] http://blogy.in-pocasi.eu/ostrava_poruba/obrazky/rann%C3%AD%20rosa.JPG [cit: 2012- 01-11] http://blogy.in-pocasi.eu/ostrava_poruba/obrazky/jinovatka.jpg [cit: 2012-01-11] http://www.oskole.sk/userfiles/image/fyzika/vyparovanie%20a%20var/vypar%20a%20var1. jpg [cit: 2012-01-11] http://img.radio.cz/pictures/bydleni/hrnecx.jpg [cit: 2012-01-11] http://www2.uni-siegen.de/~pci/versuche/pics/p2o5c.jpg [cit: 2012-01-11] [cit: 2012-01-11]

Metodika prezentace: Žák pozná podstatu přeměny skupenství kapalného na plynné (vypařování) a plynného na kapalné (kapalnění). Žák se dozví, na čem závisí rychlost vypařování kapalin. Zavedení skupenského tepla vypařování. Charakteristika varu, zavedení skupenské tepla varu a měrného skupenského tepla varu. Ukázka výpočtu příkladu skupenského tepla varu. Žák pochopí pojmy absolutní a relativní vlhkost vzduchu a dokáže charakterizovat stav, kdy je vzduch parami nasycen. Uvedení příkladů kapalnění (kondenzace). Žák odpovídá na otázky, počítá příklady a z nabídky vybírá správné odpovědi.