Cele nauczania
- Opisać diagram fazowy dla wody.
- Zdefiniować temperaturę krytyczną.
- Zdefiniuj ciśnienie krytyczne.
Przykłady
Jak to możliwe, aby stworzyć kule śnieżne?
Aby zrobić najlepsze kule śnieżne, potrzebny jest specjalny śnieg. Śnieg ten musi być trochę mokry, aby cząsteczki mogły się skleić. Suchy śnieg może być mocno ściśnięty i będzie tworzył kule śnieżne, ponieważ wyższe ciśnienie powoduje, że płatki śniegu nieco się topią. Jednakże, gdy zwolnisz ciśnienie, śnieg wraca do bardziej stałej formy i płatki nie będą się już trzymać razem.
Schemat fazowy dla wody
Woda jest unikalną substancją na wiele sposobów. Jedną z tych szczególnych właściwości jest fakt, że woda w stanie stałym (lód) ma mniejszą gęstość niż woda w stanie ciekłym tuż powyżej punktu zamarzania. Diagram fazowy dla wody jest pokazany na poniższym rysunku .
Rysunek 13.26
Schemat fazowy dla wody.
Zauważ jedną kluczową różnicę między ogólnym diagramem fazowym a diagramem fazowym dla wody. Na diagramie wody, nachylenie linii pomiędzy stanem stałym i ciekłym jest ujemne, a nie dodatnie. Powodem tego jest fakt, że woda jest nietypową substancją, ponieważ jej stan stały ma mniejszą gęstość niż stan ciekły. Lód pływa w ciekłej wodzie. Dlatego zmiana ciśnienia ma przeciwny wpływ na te dwie fazy. Jeśli lód znajduje się w pobliżu punktu topnienia, może zostać zamieniony w ciekłą wodę pod wpływem ciśnienia. Cząsteczki wody są w rzeczywistości bliżej siebie w fazie ciekłej niż w fazie stałej.
Ponownie odwołaj się do diagramu fazowego wody (rysunek powyżej). Zwróć uwagę na punkt E, oznaczony jako punkt krytyczny. Co to oznacza? W temperaturze 373,99°C cząsteczki wody w fazie gazowej poruszają się bardzo, bardzo szybko. W każdej temperaturze wyższej niż ta, nie można doprowadzić do skroplenia fazy gazowej, bez względu na to, jak duże ciśnienie zostanie zastosowane do gazu. Ciśnienie krytyczne (P c ) to ciśnienie, które musi być zastosowane do gazu w temperaturze krytycznej, aby zamienić go w ciecz. Dla wody ciśnienie krytyczne jest bardzo wysokie i wynosi 217,75 atm. Punkt krytyczny jest punktem przecięcia temperatury krytycznej i ciśnienia krytycznego.
Key Takeaways
Summary
- Stała woda ma mniejszą gęstość niż woda ciekła tuż powyżej punktu zamarzania.
- Temperatura krytyczna (T c ) substancji jest najwyższą temperaturą, w której substancja może istnieć jako ciecz.
- Ciśnienie krytyczne (P c ) jest ciśnieniem, które musi być zastosowane do gazu w temperaturze krytycznej, aby przekształcić go w ciecz.
- Punkt krytyczny jest punktem przecięcia temperatury krytycznej i ciśnienia krytycznego.
Ćwiczenia
Praktyka
Pytania
Zapoznaj się z częścią materiału znajdującą się pod poniższym linkiem, która dotyczy konkretnie wody:
http://www.chemguide.co.uk/physical/phaseeqia/phasediags.html
- Dlaczego temperatura topnienia lodu obniża się przy wyższych ciśnieniach?
- Czy można sprężać parę wodną do postaci cieczy, jeśli jej temperatura jest wyższa niż 374°C?
- Jakie jest ciśnienie krytyczne wody?
Ćwiczenia
Przegląd
Pytania
- Co dzieje się ze stałym lodem pod wysokim ciśnieniem w pobliżu punktu zamarzania?
- Jaka jest temperatura krytyczna?
- Jakie jest ciśnienie krytyczne?
Glossary
- Punkt krytyczny: Punkt przecięcia temperatury krytycznej i ciśnienia krytycznego.
- ciśnienie krytyczne: Ciśnienie, które musi być zastosowane do gazu w temperaturze krytycznej, aby przekształcić go w ciecz.
- temperatura krytyczna: Najwyższa temperatura, w której substancja może ewentualnie istnieć jako ciecz.