Vyparovanie a vrenie

Vyparovanie a vrenie

Čo sa odohráva v kvapaline počas vrenia a vyparovania? Od čoho závisí bod varu kvapaliny?

Chémia

Kľúčové slová

vyparovanie, jar, fázový prechod, bod varu, tlak, prestup tepla, teplota, tlak vzduchu, skupenstve, voda, kvapalina, zmena teploty, fyzikálna, termodynamika, vriaca voda, fyzikálna vlastnosť, fyzika, chémia

Súvisiace extra

Scénky

Vyparovanie

  • nenasýtená para - Kvapalinu opúšťa viac častíc, ako sa do nej vracia.
  • kvapalina
  • para - Vyparená kvapalina.
  • povrch kvapaliny
  • nasýtená para - Kvapalinu opúšťa rovnaké množstvo častíc, ako sa do nej vracia.

V kvapalinách je príťažlivosť medzi časticami dosť silná, takže sa nevedia od seba úplne odtrhnúť. Svoju polohu menia v kvapaline tak, že sa na sebe posúvajú.
Počas pohybu neustále narážajú do seba, čím si sústavne odovzdávajú energiu.
Ak niektoré častice na povrchu kvapaliny získajú dostatok energie, môžu tekutinu opustiť. To sa nazýva vyparovaním.

Počas vyparovania kvapalinu opúšťajú také častice, ktoré majú viac energie ako priemer, takže časticiam, ktoré zostávajú v tekutine, zostáva v priemere čoraz menej energie, čiže teplota kvapaliny klesá. Kvôli tomu je nám vlastne zima, keď je naše telo mokré. Vyparovanie vedie teda k strate tepla.

Rýchlosť vyparovania významne ovplyvňuje povrch a teplota kvapaliny, vlhkosť priestoru nad povrchom kvapaliny a pohyb vzduchu.

Nasýtená para

  • nasýtená para - Kvapalinu opúšťa rovnaké množstvo častíc, ako sa do nej vracia.
  • Nasýtená para sa kondenzuje, keď ju stlačíme; jej tlak sa nezvyšuje. - Tlak nasýtenej pary závisí iba od teploty.
  • kvapalina
  • piest

Keď sa kvapalina vyparuje v uzatvorenom priestore, nad hladinou kvapaliny sa zhromažďuje čoraz viac vyparených častíc. Mnohé z týchto častíc však kondenzujú a znovu vstupujú do kvapaliny.

Keď procesy vyparovania a kondenzácie dosiahnu rovnovážny stav, v uzatvorenom priestore sa vytvorí nasýtená para.

Častice pary narážajú do steny nádoby, čiže vyvíjajú na ňu tlak. Tlak pary závisí iba od teploty: čím vyššia je teplota, tým vyšší je tlak. Keď sa stlačí plyn, jeho tlak sa zvyšuje; keď sa však stlačí para, kondenzuje sa a jej tlak zostáva nezmenený. Toto je najdôležitejší rozdiel medzi plynom a parou.

Vrenie

  • parné bubliny - Vo vriacej vode sa tvoria parné bubliny.
  • kvapalina
  • atmosférický tlak - Jeho priemerná hodnota na úrovni hladiny mora je cca. 101000 Pa.
  • teplomer
  • tlak parnej bubliny - Tlak v parných bublinách závisí od teploty.
  • vodné molekuly
  • parná bublina

Kvapalná látka sa môže zmeniť na plynnú dvoma spôsobmi: varom alebo vyparením.

Vyparovanie sa odohráva iba na povrchu, zatiaľ čo počas vrenia sa v kvapaline vytvárajú parné bubliny, ktoré potom stúpajú na povrch.

Tento proces môže prebiehať iba vtedy, ak tlak vyvíjaný nasýtenou parou pri danej teplote dosiahne vonkajší tlak vzduchu, v opačnom prípade by tlak vzduchu zničil parné bubliny, ktoré by sa akurát vytvárali.
Na to, aby došlo k varu, je potrebná primerane vysoká teplota alebo nízky tlak vzduchu.

Bod varu

  • Nízky atmosférický tlak bod varu vody je nižší ako obvykle
  • Normálny atmosférický tlak bod varu vody je 100 °C
  • 0 m
  • 100 °C
  • 89,6 °C
  • 3000 m
  • 74 °C
  • 8000 m
  • 70,6 °C
  • 10 000 m

Bod varu kvapalín závisí od tlaku. Voda vrie pri normálnom atmosférickom tlaku pri 100 °C. Ak je však tlak nižší, napríklad vo vysokých horách, aj bod varu je nižší.
Pri vysokom tlaku sa však bod varu vody zvyšuje. Vďaka tomu môžeme v uzavretom tlakovom hrnci uvariť jedlo rýchlejšie pri teplotách vyšších ako 100 °C.

Tlakový hrniec

  • voda s vysokou teplotou - Teplota kvapaliny v tlakovom hrnci je vyššia ako bod varu v otvorenom hrnci.
  • ventil - Ventil zostáva uzatvorený, ak vnútorná para nedosiahne dostatočne veľký tlak. Ak sa tlak v tlakovom hrnci zvýši nad stanovený limit, ventil sa otvorí a para začne unikať, vďaka čomu sa v tlakovom hrnci udržiava stály tlak.
  • para s vysokým tlakom - Ak kvapalinu zohrievame v uzatvorenom priestore, tlak pary vo vnútri bude vyšší ako vonkajší atmosférický tlak.
  • teplomer
  • tlak pary

Tlakový hrniec je taká nádoba, v ktorej voda nevrie pri obvyklom bode varu (je to zvyčajne 100 °C), ale pri vyššej teplote, a preto sa jedlo v tlakovom hrnci uvarí rýchlejšie.

Vysoký bod varu je spôsobený tým, že pokrievka robí tlakový hrniec vzduchotesným, takže para nemôže unikať. Tlak pary je oveľa vyšší ako vonkajší tlak vzduchu, a preto sa bod varu kvapaliny v nádobe zvýši.

Na vrchu tlakového hrnca sa nachádza ventil, ktorý reguluje tlak pary, ktorá sa vytvára v hrnci. Čím vyššia je hmotnosť ventilu, tým vyšší je tlak pary v hrnci a tým vyšší je aj bod varu kvapaliny v jeho vnútri.

Kavitácia

  • predný povrch lodnej vrtule - vysoký tlak
  • zadný povrch lodnej vrtule - nízky tlak - V tých častiach lodnej vrtule, kde je tlak kvapaliny nízky, voda môže zovrieť.

Kavitácia sa objavuje v prípade predmetov, ktoré sa rýchlo pohybujú vo vode, môže to byť napríklad vrtuľa. Na niektorých miestach povrchu rýchlo sa pohybujúceho predmetu sa tlak kvapaliny môže znížiť, kvapalina môže preto zovrieť a vytvoria sa parné bubliny. Ak sa však tieto bubliny dostanú na miesto s vyšším tlakom, rýchlo sa rozpadnú. Pri ich rozpade sa uvoľní značné množstvo energie vo forme akustickej rázovej vlny, ktorá okrem veľkého hluku môže spôsobiť aj poškodenie povrchu predmetu.
V prípade čerpadiel a lodných vrtúľ je veľmi dôležité minimalizovať škodlivé účinky kavitácie. Tento jav sa však dá využiť aj na čistenie povrchu rôznych predmetov.

Súvisiace extra

Zmeny skupenstva

Fázový prechod je premena látky z jedného skupenstva do druhého.

Topenie a tuhnutie

Počas zmrazovania vznikajú medzi molekulami vody vodíkové väzby, čo vedie ku kryštalickej štruktúre.

Herónova guľa – aeolipyla

Herón z Alexandrie bol vynálezca prvého parného stroja aj keď ho sám považoval za hračku.

Parný stroj Jamesa Watta (18. storočie)

Parný stroj, ktorý zdokonalil škótsky inžinier, James Watt, spôsobil technologickú revolúciu.

Teplomery

Na meranie teploty používame rôzne teplomery.

Voda (H₂O)

Voda je veľmi stabilná zlúčenina zlúčenina vodíka a kyslíka. Je základnou podmienkou pre existenciu života. V prírode sa vyskytuje v troch skupenstvách.

Ako to funguje? - Chladnička

Táto animácia prezentuje ako funguje chladnička.

Ako to funguje? - Impulzná turbína

Pomocou tejto animácie spoznáme štruktúru a fungovanie impulznej turbíny.

Ako to funguje? - Klimatizácia

Klimatizácia ochladzuje vzduch vo vnútri miestnosti tým, že čerpá teplo a uvoľňuje ho vo vonkajšom priestore.

Ako to funguje? - Sušič vlasov

Táto animácia predstavuje konštrukciu a fungovanie sušiča vlasov.

Added to your cart.