Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách
description
Transcript of Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách
![Page 1: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/1.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
1
Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách
Clapeyronova rovnica
Clausius-Clapeyronova rovnica
Fázové diagramy
![Page 2: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/2.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
2
Fázová rovnováha: Definícia fázyDefinícia:
Fáza: Časť sústavy, ktorá je od ostatných častí fyzicky oddelená hranicou.
Hranicou je fázové rozhranie.
Jednofázová sústava vody
voda
Dvojfázová sústava vody
Trojfázová sústava vody
ľad
vodavoda
ľad
para
![Page 3: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/3.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
3
Homogénna: obsahuje len jednu fázu.
Heterogénna: obsahuje viac fáz.
Fázová rovnováha:
Homogénna a heterogénna sústava
Jednofázová sústava vody
Dvojfázová sústava vody
ľad
voda
Trojfázová sústava vody
voda
para
ľad
voda
![Page 4: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/4.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
4
Dvojfázová rovnováha:
• Vyparovanie: A(l) A(g)
• Kondenzácia: A(g) A(l)
• Topenie: A(s) A(l)
• Tuhnutie: A(l) A(s)
• Rekryštalizácia: A(s1) A(s2)
![Page 5: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/5.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
5
Clapeyronova rovnica
• Popisuje dvojfázové rovnováhy: s-s, s-l
VT
H
dT
dP
ΔH je entalpia fázovej premeny (J/K.mol)
T je teplota fázovej premeny (K)
Δ V je zmena mólového objemu pri fázovej premene (m³)
![Page 6: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/6.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
6
Rovnováha solidus-likvidus
• Je množinou bodov topenia
• S rastúcim tlakom bod topenia.
Rastie, ak je ΔV>0Klesá, ak je ΔV<0
![Page 7: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/7.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
7
Rovnováha solidus-likvidus Fázový diagram vodyVlastnosti:
Záporný sklon krivky topenia.
Zvýšený tlak pri konštantnej teplote spôsobí topenie.
Pri topení ľadu sa zmenšuje jeho objem
Teplota
P(Pa)
Ľad Voda
Para
![Page 8: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/8.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
8
Fázová rovnováha: Tlak pár a fázový diagramVyparovanie: A(l) A(g) KondenzáciaA(g) A(l)
Fázová rovnováha: dve fázy koexistujú v dynamickej rovnováhe
Kvapalina
Para
G
Teplota
G
![Page 9: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/9.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
9
Dvojfázové rovnováhy s prítomnosťou pary: sublimácia a vyparovanie
• Sublimácia : (s) → (g)
• Tuhý oxid uhličitý známy ako „suchý ľad“ nejestvuje pri normálnom tlaku v kvapalnom stave. Suchý ľad sa netopí, ale sublimuje.
Suchý ľad
![Page 10: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/10.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
10
Body sublimácie niektorých látok
Látka Bod sublimácie (ºC)
Acetylén - 84
Oxid uhličitý - 78.5
Grafit 3825
Fosfor (červený) 416
![Page 11: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/11.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
11
Vyparovanie: (l) → (g)
• K vyparovaniu dochádza vtedy keď je počet molekúl, ktoré opúšťajú kvapalinu väčší ako počet molekúl, ktorý vstupujú do kvapaliny.
• Ku kondenzácii dochádza vtedy ak viac molekúl vstupuje do kvapaliny ako kvapalinu opúšťa.
• Hnacou silou toho je koncentrácia molekúl látky v atmosfére.
![Page 12: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/12.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
12
Vyparovanie: (l) → (g)
• Ak je koncentrácia vysoká, prevláda kondenzácia
• Ak ani jeden proces neprevláda je to preto, že v v plynnej fáze je správna koncentrácia molekúl – nie je to ani viac a ani menej ako treba.
• Plynná fáza je vtedy NASÝTENÁ • Tlak pary nad kvapalinou sa nazýva TLAK
NASÝTENEJ PARY• Tlak nasýtenej pary sa zvyšuje s rastúcou
teplotou
![Page 13: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/13.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
13
Tlak nasýtenej paryJe tlak pary, ktorá je v rovnováhe s kvapalnou fázou pri konštantnej teplote
Pnas
![Page 14: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/14.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
14
Vyparovanie
• Vyparovanie kvapaliny v uzavretej nádobe prebieha dovtedy kým je počet molekúl, ktoré sa za jednotku času vyparia z povrchurovnaký ako počet molekúl, ktoré skondenzujú.
• Vtedy je para NASÝTENÁ a jej tlak sa nazýva tlak nasýtenej pary.
• Pri vyššej teplote uniká z povrchu kvapaliny viac molekúl a preto je tlak nasýtenej pary vyšší.
• Ak je kvapalina v otvorenej nádoby je tlak pary parciálnym tlakom v zmesi plynov vo vzduchu.
• Teplota, pri ktorej je tlak pary rovný atmosférickému tlaku sa nazýva bod varu.
![Page 15: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/15.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
15
Vyparovanie a var
Bubliny nevznikajú,lebo tlak je nižší ako
atmosferický tlak
Bubliny vznikajú,pretože tlak pary je väčší ako atmosférický
tlak
Vyparovanie Var
![Page 16: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/16.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
16
Dvojfázové rovnováhy s prítomnosťou pary
• Clausiusova-Clapeyronova rovnica
121
2 11ln
TTR
H
P
P
P2 je tlak pary pri teplote T 2
P 1 je tlak pary pri teplote T 1
ΔH je mólová entalpia vyparovania/sublimácie
R je plynová konštanta
![Page 17: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/17.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
17
Clausius
![Page 18: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/18.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
18
Denis Papin (1647-1712)
![Page 19: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/19.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
19
![Page 20: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/20.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
20
Tlakový hrniec
Tlak pary vždy rastie ak sa zvyšuje teplota!
Pri zvýšenom tlaku sa zvyšuje bod varu!
![Page 21: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/21.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
21
Tlakový hrniec
• Tlakový hrniec skracuje dobu varenia tak, že voda zostáva v kvapalnom stave pri oveľa vyššej teplote ako v obyčajnom hrnci.
• Pri zvýšenom tlaku sa zvyšuje bod varu vody.
![Page 22: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/22.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
22
Bod varu pri zníženom tlaku okolia
• Pokles vonkajšieho tlaku spôsobuje zníženie bodu varu
![Page 23: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/23.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
23
Všeobecný rovnovážny diagram jednej zložky
Vysoké P a nízke T :Tuhá Vysoká T a nízke P
:plyn/para
Topenie s-l
Vyparovanie l-g
Sublimácia s-g
Trojný bod T
Kritický bod C
P
Teplota
Tuhá
Kvapalná
Para
![Page 24: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/24.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
24
Rovnováhy vo fázovom diagrame
• Topenie: s-l univariantná rovnováha: v=1-2+2= 1
• Vyparovanie l-v univariantná rovnováha: v=1-2+2= 1
• Sublimácia s-v univariantná rovnováha: v=1-2+2= 1 • Trojný bod T nonvariantná rovnováha: v=1-3+2= 0
![Page 25: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/25.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
25
Fázová rovnováha: Fázový diagram CO2Vlastnosti:
Trojný bod je pri tlaku vyššom ako 101325 Pa.
Zvýšenie T pri atmosferickomtlaku vedie k sublimácii,
t.j. Suchý ľad sa netopí.
s l
g
Teplota
P10325 Pa
![Page 26: Fázové rovnováhy v jednozložkových sústavách](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061421/56814675550346895db39a9d/html5/thumbnails/26.jpg)
Katedra chémie, Technická univerzita v Košiciach
26
Koniec