Vyparovanie a var. Kvapalnenie
Vyparovanie - premena kvapaliny na paru. Na rozdiel od topenia prebieha vyparovanie z volného povrchu kvapaliny pri každej teplote.
Ked chceme kvapalinu s danou hmotnostou premenit na paru s rovnakou teplotou, musí kvapalina prijat skupenské teplo vyparovania Lv. Merné skupenské teplo vyparovania vypocítame lv = Lv / m, jednotkou tejto veliciny je J.kg-1. Z meraní vyplýva, že so zvyšujúcou teplotou kvapaliny merné skupenské teplo vyparovania klesá.
Ked kvapalinu zohrievame, pozorujeme, že pri dosiahnutí istej teploty pri danom okolitom tlaku sa vnútri kvapaliny tvoria bubliny pary, ktoré zväcšujú svoj objem a vystupujú na volný povrch kvapaliny. Tento osobitný prípad vyparovania kvapaliny nazývame var. Pri vare sa vyparuje nielen na volnom povrchu, ale aj vo vnútri. Teplota tv, pri ktorej za daného vonkajšieho tlaku nastáva var kvapaliny, nazýva sa teplota varu. Teplota varu závisí od vonkajšieho tlaku. So zvyšovaním tlaku sa zvyšuje. Normálna teplota varu niektorých látok je v MFChT.
Merné skupenské teplo varu sa rovná mernému skupenskému teplu vyparovania pri teplote varu kvapaliny.
Z hladiska molekulovej fyziky vysvetlujeme vyparovanie kvapaliny takto: Molekuly kvapaliny konajú tepelný pohyb. Ked niektoré molekuly majú na volnom povrchu kvapaliny takú energiu, že sú schopné prekonat sily, ktoré ich pútajú k ostatným molekulám, potom tieto molekuly uniknú do priestoru nad kvapalinu a utvoria paru. Para je plynné skupenstvo. Ak je volný povrch kvapaliny v styku so vzduchom, vzniknutá para difunduje do okolitého vzduchu.
Niektoré molekuly v dôsledku neusporiadaného pohybu sa vracajú znovu do kvapaliny. Pri vyparovaní kvapaliny v otvorenej nádobe je však pocet týchto molekúl vždy menší ako pocet molekúl, ktoré v rovnakom case z kvapaliny unikajú.
Kedže pri vyparovaní kvapaliny opúštajú najrýchlejšie molekuly, zmenšuje sa stredná kinetická energia molekúl kvapaliny, co má za následok zníženie teploty vyparujúcej sa kvapaliny. Teplota vzniknutej pary sa však rovná teplote kvapaliny, lebo molekuly pri opustení kvapaliny vplyvom prítažlivých síl strácajú svoju prebytocnú kinetickú energiu. Majú však väcšiu potenciálnu energiu. Preto vnútorná energia pary s danou je väcšia ako vnútorná energia kvapaliny s rovnakou hmotnostou a teplotu.
Opacný dej k vyparovaniu je kvapalnenie (kondenzácia). Pri tomto deji látka odovzdá svojmu okoliu skupenské kondenzacné teplo. Merné skupenské kondenzacné teplo sa rovná mernému skupenskému teplu vyparovania rovnakej látky pri rozdielnej teplote. Krivka nasýtenej pary Sústava v rovnovážnom stave, ktorá sa niekedy volá dynamická rovnováha. Para, ktorá je v rovnovážnom stave so svojou kvapalinou, nazýva sa nasýtená para. Tlak nasýtenej pary nezávisí pri stálej teplote od objemu pary.
Kedže tlak nasýtenej pary nezávisí od objemu, neplatí pre nu Boylov - Mariottov zákon, príp. stavová rovnica ideálneho plynu. Tým sa nasýtená para podstatne odlišuje od ideálneho plynu. Tlak nasýtenej pary nad kvapalinou so zvyšovaním teploty stúpa.
Ked na základe merania tlaku nasýtenej pary pri rozlicných teplotách zostrojíme graf závislosti tlaku nasýtenej pary od teploty, dostaneme krivku nasýtenej pary. Táto závislost nie je lineárna a pre rôzne látky je rozlicná. Zaciatocnému bodu A krivky prislúcha najmenšia hodnota teploty a tlaku, pri ktorých existuje kvapalina a nasýtená para v rovnovážnom stave. Pri teplote Tk - kritická teplota, 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. Koncový bod krivky nasýtenej pary sa volá kritický bod a znázornuje kritický stav látky. Teplota varu sa zvyšuje so zväcšovaním vonkajšieho tlaku.
Fázový diagram
Fázový diagram - krivka topenia, sublimácie a nasýtenej pary. Fázový diagram tvorí krivka topenia kt, krivka nasýtenej pary kp a sublimacná krivka ks. Všetky tri krivky sa stýkajú v jednom bode A, ktorý sa nazýva trojný bod.
Znázornuje rovnovážny stav pevnej, kvapalnej a plynnej fázy tej istej látky. Teplota trojného bodu vody je základnou teplotou termodynamickej teplotnej stupnice. Každý bod krivky topenia znázornuje rovnovážny stav pevnej a kvapalnej fázy; doby krivky nasýtenej pary znázornujú rozlicné stavy rovnovážnej sústavy kvapalina a nasýtená para, vrátane kritického stavu látky a body sublimacnej krivky urcujú rovnovážny stav pevnej látky a jej nasýtenej pary.
