Vlastnosti plynů a kapalin

Prezentace na téma: "Vlastnosti plynů a kapalin"— Transkript prezentace:

1 Vlastnosti plynů a kapalin
Petr Tůma

2 Skupenství plynné Ideální plyn
tvořen molekulami (atomy) – lze je považovat za hmotné body vykonávají neustálý nahodilý pohyb – tepelného původu působí na sebe jen při srážkách nemají potenciální energii – neexistují mezimolekulární síly Stavové veličiny objem V tlak p teplota t, T látkové množství n

3 Tlak plynu p = síla/plocha [N/m2] = [Pa]
normální tlak vzduchu pn = 1, Pa přepočet jednotek tlaku: pn = 1, Pa = = 1 atm = 760 mm Hg = 760 torr = 1.013,25 mbar tlak krve se měří v mm Hg – normální 140/90 mm Hg h = 760 mm pn = h.ρ.g ρ(Hg) = kg.m-3

4 Teplotní roztažnost plynu a termodynamická teplotní stupnice
Děj isobarický Definice termodynamické teploty: T [K] = t [°C] + 273,15 zákon Gay-Lusacův

5 Teplotní rozpínavost plynu = děj isochorický
zákon Charlesův Děj isotermický zákon Boyle-Mariotův p.V= konst

6 Stavová rovnice ideálního plynu
pro 1 mol ideálního plynu: standardní tlak - 1, Pa standardní teplota - 0 °C = 273,15 K molární objem – 22,414 L = 22, m3 R – universální plynová konstanta, R=8,314 [J K-1 mol-1] pro n molů ideálního plynu

7 Distribuce rychlostí molekul
Maxwell-Boltzmanovo rozdělení rychlostí molekul plynu nejpravděpodobnější rychlost vp střední kvadratická rychlost vef Různé plyny nemají při konstantní teplotě stejnou rychlost, ale stejnou energii. – Grahamův zákon

8 Směs plynů Daltonův zákon – Celkový tlak směsi plynů je roven součtu parciálních tlaků jednotlivých složek parciální tlak složky pi Jaký je parciální tlak kyslíku a dusíku ve vzduchu za normálních podmínek (0 °C, 1 atm). Vzduch obsahuje 21 % O2 a 78 % N2.

9 Rozpustnost plynu v kapalině
Henryho zákon: Rozpustnost plynu v kapalině je přímo úměrná parciálnímu tlaku plynu nad kapalinou. plyn kH, mol L-1 při 1 atm N2 6,4.10-4 O2 1,3.10-3 CO2 3,4.10-2 SO2 1,5 He 3,7.10-4 dekompresní nemoc Jaká bude koncentrace dusíku v krvi potápěče, který se ponoří do hloubky 30 m?

10 Skupenství kapalné mezimolekulární síly permanentní dipóly
vodíková vazba – permanentní dipóly disperzní síly – dočasné (indukované) dipóly

11 Závislost tlaku nasycených
Vypařování a var vypařování probíhá při každé teplotě var probíhá pouze při určité teplotě = teplota varu tV teplota varu závisí na vnějším tlaku Mount Everest - tV(voda) = 69 °C Závislost tlaku nasycených par na teplotě

12 Fyzikální děje v roztocích
difúze: transport látky z prostředí se svou vyšší koncentrací do prostředí s koncentrací nižší rychlost difúze je řízena koncentračním gradientem rychlost závisí na velikosti molekul difúzní koeficienty D2O, 106[cm/s] methanol 16,4 glukóza 4,9 albumin 0,6 DNA 0,01

13 Osmóza a osmotický tlak
pronikání molekul rozpouštědla přes semipermeabilní membránu z prostředí o nižší koncentraci soli do prostředí s koncentrací vyšší osmotický tlak: ci – osmolarita = koncentrace všech osmoticky aktivních částic ci [Osmol/L]= i.c [mol/L] i NaCl 2 (NH4)2SO4 3 Na3PO4 4 NaH2PO4 C6H12O6 1 Vypočti osmotický tlak krevní plasmy při 37°C. Z osmotického hlediska lze krevní plasmu považovat za 0,15 M roztok NaCl.

14 Osmóza a buňka osmolarita krevní plasmy ~ 300 mOsmol/L
osmoticky aktivní: ionty, močovina, kreatinin, glukóza, .... plasmoptýza plasmolýza

15 Koloid velikost částic 1 – 1000 nm → kinetický (Brownův pohyb) převažuje nad gravitací Tyndalův efekt: ohyb světla na částicích koloidu nestabilní (lyofóbní) koloidy: disperze zlata a síry ve vodě, emulze oleje (mléko), dým a mlha koloidy molekulární – roztoky biopolymerů (10 – 100 nm) stabilita koloidu závisí na hydratačním obalu koagulace – shlukování vliv pH - izoelektrický bod přídavek soli: vsolování a vysolování

16 Vsolování a vysolování proteinu

17 Dialýza oddělování koloidních částic od nízkomolekulárních látek přes dialyzační membránu (celofán, nitrocelulóza, polyvinylalkohol) difúze nízkomolekulárních látek přes membránu čištění roztoku proteinů Hemodialýza odstraňování odpadních produktů (močovina, kyselina močová, K+) a přebytečné vody