Materiály vypracovali učitelia základných a stredných škôl.
Nájdite nás na Facebook / oSkole.sk
 
nevhodný a nelegálny obsah
 
Rýchla navigácia:      

Krivka nasýtenej pary

Dátum pridania: 23. 09. 2010 14:32
Autor príspevku: Admin
Zobrazené: 12931x

Novinka:

Stále pridávame ďalšie a ďalšie témy, tak neváhajte a inšpirujte sa našimi učivami :)
Maya
maja
 
Vypracovala: B. Horváthová

reklama

 
 
 

Pri vyparovaní kvapaliny v uzavretej nádobe po istom čase vznikne stav, keď sa počet molekúl, ktoré sa do kvapaliny za istý čas vracajú, rovná počtu molekúl, ktoré povrch kvapaliny za rovnaký čas opúšťajú. Objemy kvapaliny a pary sa nemenia, zostáva konštantný aj tlak pary a teplota sústavy kvapalina a para. Sústava je v rovnovážnom stave, ktorý sa niekedy volá dynamická rovnováha.


Para, ktorá je v rovnovážnom stave so svojou kvapalinou, sa nazýva nasýtená para. Z pokusov vyplýva, že tlak nasýtenej pary nezávisí pri stálej teplote od objemu pary. Keď zvýšime teplotu sústavy kvapalina a jej nasýtená para, má kvapalina väčšiu vnútornú energiu, väčšia časť z nej sa vyparí, čím sa zväčší hustota molekúl nasýtenej pary. V dôsledku toho sa zvýši tlak nasýtenej pary. Z meraní vyplýva, že tlak nasýtenej pary nad kvapalinou so zvyšovaním teploty stúpa.

Graf závislosti tlaku nasýtenej pary od teploty sa nazýva krivka nasýtenej pary.


Zdroj: Zmaturuj z fyziky, P. Tarábek
 

Táto závislosť nie je lineárna a pre rôzne látky je rozličná. Každý bod krivky nasýtenej pary zodpovedá jednému stavu nasýtenej pary a súčasne kvapaliny, ktorá je s ňou v rovnovážnom stave. Tento stav je určený teplotou T a tlakom p. Začiatočnému bodu A krivky prislúcha najmenšia hodnota teploty TAa tlaku pA, pri ktorých existuje kvapalina a nasýtená para v rovnovážnom stave.

Pri zvyšovaní teploty rovnovážnej sústavy kvapalina a nasýtená para stúpa hustota nasýtenej pary, hustota kvapaliny naopak klesá. Rozhranie medzi kvapalinou a jej nasýtenou parou je však stále ostré a zreteľné. Pri celkom istej teplote TK, kritickej teplote, sa hustota kvapaliny rovná hustote pary. Medzi kvapalinou a jej nasýtenou parou zmizne rozhranie a látka sa stane rovnorodou. Pri teplote vyššej ako TK už neexistuje látka v kvapalnej fáze. Preto sa krivka nasýtenej pary končí v bode K. Koncový bod krivky nasýtenej pary sa volá kritický bod a znázorňuje kritický stav látky.

Pri vare sa vo vnútri kvapaliny tvoria bubliny nasýtenej pary, ktoré zväčšujú svoj objem a vystupujú na voľný povrch kvapaliny. Tento dej nastáva práve vtedy, keď sa tlak nasýtenej pary vnútri bublín približne rovná vonkajšiemu tlaku. Keď sa tlak zväčší nad voľným povrchom kvapaliny, var nastane až po takom zvýšení teploty kvapaliny, že sa tlak vnútri bublín vyrovná vonkajšiemu tlaku. Teplota varu sa teda zvyšuje so zväčšovaním vonkajšieho tlaku.

Krivku topenia, sublimačnú krivku a krivku nasýtenej pary pre danú látku možno znázorniť do tej istej súradnicovej sústavy s osami Tp. Vznikne graf, ktorý sa volá fázový diagram.

Zdroj: Zmaturuj z fyziky, P. Tarábek
 

Na obrázku vidíme fázový diagram pre vodu. Každý bod roviny fázového diagramu znázorňuje istý stav látky pri zvolenej termodynamickej teplote T a tlaku p.

Všetky tri krivky sa stýkajú v jednom bode A, ktorý sa nazýva trojný bod. Znázorňuje rovnovážny stav pevnej, kvapalnej a plynnej fázy tej istej látky. Napríklad pri teplote TA = 273,16 K (t. j. 0,01 ˚C) a tlaku pA = 0,61 kPa môžu existovať v uzavretej nádobe v rovnovážnom stave ľad a voda a nasýtená vodná para. Každý bod krivky topenia znázorňuje rovnovážny stav pevnej a kvapalnej fázy; body krivky nasýtenej pary znázorňujú rozličné stavy rovnovážnej sústavy kvapalina a nasýtená para, vrátane kritického stavu látky a body sublimačnej krivky určujú rovnovážny stav pevnej látky a jej nasýtenej pary.

V dolných vrstvách atmosféry Zeme je vždy obsiahnutá vodná para, ktorá vzniká vyparovaním rozsiahlych vodných plôch morí, jazier, riek... Keď je vo vzduchu s objemom V obsiahnutá vodná para s hmotnosťou m, potom veličina definovaná vzťahom \phi = \frac{m}{V} sa nazýva absolútna vlhkosť vzduchu.


Veľa javov súvisiacich s vlhkosťou vzduchu závisí od absolútnej vlhkosti vzduchu a od toho, ako sa stav vodnej pary obsiahnutej vo vzduchu odlišuje od stavu nasýtenej vodnej pary. Preto zavádzame veličinu relatívna vlhkosť vzduchu \varphi = \frac{\phi}{\phi_{m}} * 100%, ktorá sa vyjadruje v %.

Pri teplote tr, nazvanej teplota rosného bodu, sa vodná para stane nasýtenou a pri ďalšom znížení teploty začne kvapalnieť. Relatívnu vlhkosť vzduchu možno merať priamo vlhkomerom a na meteorologických staniciach sa používajú psychrometre.


Známy je napríklad Assmanov aspiračný psychrometer. Skladá sa z dvoch rovnakých teplomerov, upevnených v zvislej polohe. Jedna nádobka teplomera zostáva počas merania suchá, suchý teplomer. Druhá nádobka je obalená látkou, ktorá sa udržuje vlhká, vlhký teplomer. Voda z látky sa vyparuje a preto vlhký teplomer ukazuje nižšiu teplotu. Rýchlosť vyparovania pri inak rovnakých podmienkach závisí od relatívnej vlhkosti okolitého vzduchu.
 
Čím je relatívna vlhkosť okolitého vzduchu menšia, tým rýchlejšie sa voda vyparuje a tým je väčší rozdiel teplôt na oboch teplomeroch.
 
 
Zdroj: http://www.imdpune.gov.in/surface_instruments/workshop/Instruments/assman.jpg



Príklad:

Aká je relatívna a absolútna vlhkosť vzduchu, ak má vzduch teplotu 10°C a teplota rosného bodu je 0°C ?


 
V tabuľkách zistíme, že pri teplote 0°C má vodná para hustotu 4,8 g.m-3. Túto hustotu má aj prehriata para vody s teplotou 10°C. Absolútna vlhkosť vzduchu je teda 
 
Podľa tabuliek zistíme, že hustota nasýtenej pary pri teplote 10°C sa rovná 9,4 g.m-3.
Potom pre relatívnu vlhkosť vzduchu platí

 
 
 
Úlohy:

1) Čo vyjadruje krivka nasýtenej pary?
2) Vysvetlite fázový diagram pre vodu.
3) Čo je to absolútna vlhkosť vzduchu?

 
Obrázková príloha:
kniha Zmaturuj z fyziky, P. Tarábek,
http://www.imdpune.gov.in/surface_instruments/workshop/Instruments/assman.jpg

 
Použitá literatúra:
Fyzika pre 2.ročník gymnázií, E. Svoboda a kol.


otestujte sa
 
Hodnotenie:
Hviezdičky: 2.7
Hodnotené: 675x


Späť
 
Máte pripomienky k učebným textom? Napíšte nám

odporúčame