Latent change
1.
Vysvetlite skupenstvá látok a ich zmeny!
Riešenie:
Látky môžu byť v troch skupenstvách (fázach) – pevnom, kvapalnom a plynnom.
Topenie – zmena tuhej látky na kvapalnú
Tuhnutie – zmena kvapalnej látky na tuhú
Vyparovanie – zmena kvapalnej látky na plynnú
Var – vyparovanie, pri ktorom sa tlak nasýtených pár rovná vonkajšiemu tlaku
Kondenzácia – zmena plynnej látky na kvapalnú
Sublimácia – priama zmena tuhej látky na plynnú
L = skupenské teplo (topenia, tuhnutia, vyparovania, varu ...)
l = merné skupenské teplo (topenia, tuhnutia, vyparovania, varu ...)
m = hmotnosť látky
Pre ľad – voda – vodná para platí:
t top = t tuh = 00C, t var = t kond =1000C,
l top = l tuh = 334.103J.kg-1, l var = l kond = 2260.103J.kg-1
l vyp(200C) = 2430.103J.kg-1, l sub = 2830.103J.kg-1
c(H2O) = 4180 J.kg-1.K-1, c(ľad) = 2100 J.kg-1.K-1
Premena ľadu na paru: Q = Q1 + L1 +Q2 + L2 + Q3
Q1 = teplo potrebné na zohriatie ľadu na teplotu topenia
L1 = teplo potrebné na premenu ľadu na vodu
Q2 = teplo potrebné na zohriatie vody na teplotu varu
L2 = teplo potrebné na premenu vody na paru
Q3 = teplo potrebné na zohriatie pary
2.
Vypočítajte teplo potrebné na roztavenie hliníkového predmetu o hmotnosti 10 kg a počiatočnej teplote 200C. Použite tabuľky.
Riešenie:
Rozbor:
m = 10 kg, t1 = 200C, tt (Al) = 6600C, c(Al) = 896 J.kg-1.K-1
lt (Al) = 400.103J.kg-1
Na roztavenie hliníkového predmetu treba asi 9,73 MJ tepla.
3.
Určite merné skupenské teplo topenia medi, ak viete , že na roztopenie 5 kg medi zohriatej na teplotu topenia , je potrebné 1,02 MJ tepla.
Riešenie:
Rozbor:
m = 5 kg, L = 1,02.106J,
Merné skupenské teplo topenia medi je lt (Cu) = 204 000 J.kg-1
4.
Do 5 litrov vody o teplote 500C vložíme ľad. Aká musí byť hmotnosť tohto ľadu aby sa celý roztopil a výsledná teplota vody po roztopení ľadu bola 00C. Použite tabuľky!
Riešenie:
Rozbor:
m1 = 5 l = 5 kg, t1 = 500C, Δ t = 500C, c1(H2O) = 4180 J.kg-1.K-1
lt (ľad) = 334 000 J.kg-1
Hmotnosť ľadu musí byť m = 3,13 kg.
5.
Voda s hmotnosťou 10 kg a teplotou 00C sa zohreje na 1000C a potom sa celá vyparí na paru s rovnakou teplotou. Aké celkové teplo voda prijala? Koľko % z tohto tepla pripadá na zohriatie vody a koľko % na zmenu skupenstva? Použite tabuľky!
Riešenie:
Rozbor:
m = 10 kg, Δt = 1000C = 100 K, c1 = 4180 J.kg-1.K-1,
lv = 2,26.106 J.kg-1
Voda prijala celkom 26,78 MJ tepla.
6. Mosadzný predmet má hmotnosť 500 g a teplotu 200C. Vypočítajte merné skupenské teplo topenia mosadze, ak viete, že na roztavenie daného predmetu treba 2,67.105J tepla. Teplota topenia mosadze je 9700C a merná tepelná kapacita c(mosadz) = 394 J.kg-1K-1
Riešenie:
Rozbor:
m = 0,5 kg, Δt = 9700C-200C = 950 K, Q =2,67.105J, c(mosadz) = 394 J.kg-1K-1
Merné skupenské teplo topenia mosadze je lt = 159,7 kJ.kg-1
7.
Mosadzné teleso s hmotnosťou 1 kg prijalo teplo 441 980 J, v dôsledku čoho sa časť mosadze s hmotnosťou 500 g roztopila. Aká bola počiatočná teplota telesa?
Riešenie:
Rozbor:
tt = 9700C, c = 394 J.kg-1.K-1, lt = 159 700 J.kg-1, Q = 441 980 J
m1 = 1 kg, m2 = 0,5 kg, t1= ?
Počiatočná teplota mosadzného telesa bola 500C.
8.
Určite hmotnosť uhlia s výhrevnosťou 30.106J.kg-1, ktoré treba spáliť v kotle (η = 70 %), aby sa voda s hmotnosťou m1 = 6.103kg a teplotou t1 = 100C zohriala na t2 = 1000C a pri tejto teplote sa ešte vyparilo m2 = 103kg vody.
Riešenie:
Rozbor:
H = 30.106J.kg-1, m1 = 6.103kg, t1 = 100C, m2 = 103kg, t2 = 1000C
c(voda) = 4180 J.kg-1.K-1, lV = 2,26.106J.kg-1, η = 0,7
Hmotnosť uhlia je 215 kg.
9.
Aká musí byť najmenšia rýchlosť olovenej gule, aby sa pri náraze na oceľovú dosku celá roztopila? Teplota gule pred nárazom bola 270C. ( tt = 3270C, lt = 22 600 J.kg-1, c = 125 J.kg-1K-1)
Riešenie:
Rozbor:
t1 =270C, tt = 3270C, lt = 22 600 J.kg-1, c = 125 J.kg-1K-1
Δt = 3270C – 270C = 3000C = 300 K
Rýchlosť olovenej gule musí byť v = 346,7 m.s-1.
10.
Nakreslite fázový diagram pre ľad – voda – para. Charakterizujte:
- a.) všetky štyri oblasti diagramu
- b.) trojný a kritický bod
- c.) nasýtenú a prehriatu paru
Riešenie:
ks – krivka sublimácie
kt – krivka topenia
kp – krivka nasýtenej pary
1) tuhá látka, ľad
2) kvapalina, voda
3) prehriata para
4) plyn
Trojný bod:(TA = 273,16K, pA = 610 Pa,) Pri teplote a tlaku trojného bodu môže v uzavretej nádobe súčasne existovať ľad, voda a nasýtená para. Kritický bod: (TK = 647,3 K, pK = 22,13 MPa, ρK(H2O) = 315 kg.m-3). Pri kritickom bode nastáva „kritický stav látky“. Mizne rozdiel medzi kvapalinou a jej nasýtenej pary. Látka sa stáva rovnorodá. Nasýtená para je v rovnovážnom stave so svojou pevnou látkou. Prehriata para vznikne ďalším zohrievaním nasýtenej pary bez prítomnosti kvapaliny. Podobá sa na ideálny plyn. Platí stavová rovnica. Plyn je prehriata para zohriata na vyššiu teplotu ako je kritická teplota.