Prehodi med agregatnimi stanji

Prehodi med agregatnimi stanji

Avtor: E-va (vsebinsko), Skupina NAUK (tehnično)

Fazne spremembe

Snovi se lahko nahajajo v različnih fazah oziroma agregatnih stanjih. Če vodi pri segrevanju dovedemo dovolj toplote, voda izpari in tako dobimo vodno paro. Če vodno paro ohlajamo, ta kondenzira v vodo. Z dovajanjem ali odvajanjem toplote lahko torej spreminjamo agregatno stanje snovi. Snov se lahko nahaja v trdnem, tekočem ali plinastem agregatnem stanju. Fazo, ko snov prehaja iz enega agregatnega stanja v drugo agregatno stanje, imenujemo latentna faza. Med to fazo se snovi ne spreminja temperatura. Vsa toplota, ki jo dovajamo ali odvajamo snovi, se porablja za prehod agregatnega stanja.

V vročih poletnih dnevih si pogosto hladimo pijačo z ledenimi kockami. Te dobimo tako, da damo vodo v zamrzovalnik. V zamrzovalniku vodi odvzemamo toploto, pri čemer se ta strjuje v led. Ko damo led v kozarec s pijačo, se led tali in prehaja v tekočo vodo.

Da kg ledu v celoti stalimo, mu moramo dovesti kJ toplote. To toploto imenujemo talilna toplota. Različne snovi imajo različno talilno toploto. Talilno toploto izračunamo s pomočjo enačbe: , kjer je specifična talilna toplota. Specifična talilna toplota nam pove, koliko energije moramo dovesti kg določene snovi pri temperaturi tališča, da jo v celoti stalimo. Enota je J/kg.

Fazne spremembe

(led.jpg)

Podobno kot za taljenje velja tudi za izparevanje. Če želimo, da voda pri temperaturi vrelišča preide v vodno paro, ji moramo dovajati toploto. Tej toploti pravimo izparilna toplota: , kjer je specifična izparilna toplota. Specifična izparilna toplota za vodo je kJ/kg.

Vidimo lahko, da je specifična izparilna toplota vode precej večja kot njena specifična talilna topota. To je posledica različnih razlik v notranji energiji določene mase snovi v različnih agregatnih stanjih. Razlika med energijo molekul v plinih in kapljevinah je večja kot razlika v energiji molekul med kapljevino in trdno snovjo.

Omenimo še sežigno toploto, ki se sprosti pri gorenju goriv. Za njo velja podobno kot za sproščeno toploto pri faznih spremembah. Odvisna je od mase goriva in specifične sežigne toplote goriva: . Različna goriva imajo različno sežigno toploto. Specifična sežigna toplota za drva je okoli MJ/kg za nafto pa MJ/kg.

Prehodi med agregatnimi stanji

1. Preberi spodaj zapisane trditve in poveži, katera je pravilna in katera napačna.

Kinetična energija molekul je pri temperaturi vrelišča višja kot pri temperaturi tališča.
Višja je temperatura, večjo kinetično energijo imajo molekule.
Pri izparevanju je kinetična energija molekul tako velika, da vezi med molekulami več ne zdržijo.
Razlika kinetične energije molekul v trdni snovi in kapljevini je enaka razliki kinetične energije molekul v kapljevini in plinu.
Manjša je kinetična energija molekul vode, hitreje bo voda izhlapela.
Pravilna.
Napačna.

2. Ali je temperatura vrelišča vode vedno enaka C? Da. Ne. Ne vem.

3. Ali je temperatura ledišča vode vedno pri C? Da. Ne. Ne vem.

4. Ali je lahko temperatura vrelišča neke snovi nižja od temperature ledišča druge snovi? Da. Ne. Ne vem.

5. Ali imata voda in alkohol enako temperaturo ledišča? Da. Ne. Ne vem.

6. Katera od našetih snovi ima najnižjo temperaturo vrelišča? Voda. Železo. Kisik. Olje. Amonijak.

7. Katera od naštetih snovi ima najvišjo temperaturo tališča? Voda. Kisik. Železo. Baker.

Preveri

Odlično, rešitev je pravilna!

Naprej

To pa ne bo držalo. Rešitev je:

  1. Kinetična energija molekul je pri temperaturi vrelišča višja kot pri temperaturi tališča.Pravilna.
    Višja je temperatura, večjo kinetično energijo imajo molekule.Pravilna.
    Pri izparevanju je kinetična energija molekul tako velika, da vezi med molekulami več ne zdržijo.Pravilna.
    Razlika kinetične energije molekul v trdni snovi in kapljevini je enaka razliki kinetične energije molekul v kapljevini in plinu.Napačna.
    Manjša je kinetična energija molekul vode, hitreje bo voda izhlapela.Napačna.
  2. Ne.
  3. Ne.
  4. Da.
  5. Ne.
  6. Kisik.
  7. Železo.

Naprej

Izparilna toplota snovi

1. V spodnji tabeli so podatki o masi snovi, specifični izparilni toploti snovi in topoti, ki jo moramo dovesti podani masi snovi, da jo v celoti izparimo. V prazna mesta vpiši manjkajoče podatke in jih podaj na eno decimalki natančno.

snov [kg] [MJ/kg] [MJ]
kisik
živo srebro
železo

2. Koliko litrov vode bi lahko izparili s toploto, ki jo potrebujemo, da izparimo kg železa? litrov

Preveri

Odlično, rešitev je pravilna!

Naprej

To pa ne bo držalo. Rešitev je:

  1. snov [kg] [MJ/kg] [MJ]
    kisik
    živo srebro
    železo
  2. litrov

Naprej

Talilna in izparilna toplota

Na spodnjem grafu sta prikazani dve črti, ki ponazarjata talilno in izparilno toploto snovi v odvisnosti od mase snovi.

Aplikacija GeoGebra se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)

1. Kateera črta (modra ali zelena) ponazarja izparilno toploto snovi? Zelena. Modra.

2. Kolikšna je specifična talilna in izparilna toplota snovi? Pomagaj si z drsnikom na grafu.
a) Specifična talilna toplota snovi je: kJ/kg
b) Specifična izparilna toplota snovi je: kJ/kg

3. Za katero snov sta prikazani krivulji? Baker. Vodo. Železo. Kisik.

4. Koliko toplote moramo dovesti vodi pri temperaturi vrelišča, da izparimo kg vode? Pomagaj si z drsnikom na grafu. kJ

5. Koliko toplote moramo odvesti vodi pri temperaturi tališča, da kg vode zamrzne? kJ

Preveri

Odlično, rešitev je pravilna!

Naprej

To pa ne bo držalo. Rešitev je:

  1. Modra.
  2. a) kJ/kg
    b) kJ/kg
  3. Vodo.
  4. kJ
  5. kJ

Naprej

Voda in led

V kozarcu je l vode, ki ima tempearturo C. V kozarec z vodo damo kg ledu, ki ima temperaturo tališča. Specifična toplota vode je J/kgK, specifična talilna toplota pa kJ/kg.

(voda-led.jpg)

a) Koliko toplote bo oddal led, ko se bo v celoti stalil? Led bo oddal kJ toplote.

b) Koliko toplote bi morali odvzeti vodi v kozarcu, da bi jo ohladil na C? kJ

c) Ali bo led med taljenjem odvzel vodi dovolj toplote, da jo bo ohladil na C? (Da, Ne)

č) Kolikšno maso ledu potrebujemo, da bi led med taljenjem ohladil vodo na C? kg

Preveri

Odlično, rešitev je pravilna!

Naprej

To pa ne bo držalo. Rešitev je:
a) Led bo oddal kJ toplote.
b) kJ
c)
č) kg

Naprej

Rezultati

0%
0%