- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Hromadně přidat materiály
skripta MO3
BB02 - Aplikovaná fyzika (A,K)
Hodnocení materiálu:
Vyučující: prof. RNDr. Zdeněk Chobola CSc.
Popisek: fázové přechody
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiálVYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
FAKULTA STAVEBNÍ
PAVEL SCHAUER
APLIKOVANÁ FYZIKA
MODUL 3
FÁZOVÉ PŘECHODY
STUDIJNÍ OPORY
PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
Recenzoval: Prof. RNDr. Tomáš Ficker, CSc.
© Pavel Schauer, Brno 2006
Obsah
OBSAH
1 Úvod ...............................................................................................................5
1.1 Cíle ........................................................................................................5
1.2 Požadované znalosti..............................................................................5
1.2.1 Fyzika......................................................................................5
1.2.2 Matematika .............................................................................5
1.3 Doba potřebná ke studiu .......................................................................5
1.4 Klíčová slova.........................................................................................6
1.5 Přehled použitých symbolů...................................................................6
2 Skupenské fázové přechody.........................................................................7
2.1 Fáze .......................................................................................................7
2.2 Fázové pravidlo.....................................................................................7
2.3 Rovnovážný (fázový) diagram..............................................................8
2.4 Tání a tuhnutí ......................................................................................10
2.5 Vypařování a kondenzace ...................................................................12
2.6 Kalorimetrická rovnice při změně skupenství ....................................13
2.7 Kontrolní otázky .................................................................................14
2.8 Příklady k procvičení ..........................................................................15
3 Zkapalňování plynů....................................................................................19
3.1 Van der Waalsova rovnice ..................................................................20
3.2 Kontrolní otázky .................................................................................22
3.3 Příklady k procvičení ..........................................................................22
4 Vlhkost vzduchu .........................................................................................24
4.1 Definice a způsoby výpočtu................................................................24
4.2 Teplota rosného bodu..........................................................................26
4.3 Měření vlhkosti vzduchu.....................................................................27
4.4 Kontrolní otázky .................................................................................28
4.5 Příklady k procvičení ..........................................................................29
5 Závěr............................................................................................................31
5.1 Shrnutí.................................................................................................31
5.2 Studijní prameny .................................................................................31
5.2.1 Seznam použité literatury .....................................................31
5.2.2 Seznam doplňkové studijní literatury ...................................31
5.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny...........................31
Úvod
- 5 (31) -
1 Úvod
Fázový přechod je fyzikální pojem, označující skokovou změnu
makroskopických vlastností termodynamického systému při změně některé
stavové veličiny, např. teploty. V termodynamice označuje pojem fáze oblast
látky s určitými mikroskopickými vlastnostmi. Ve vícesložkovém
termodynamickém systému představují fáze jeho jednotlivé homogenní části.
K nejběžnějším příkladům patří fáze kapalná, fáze plynná a fáze pevná. Při
změně stavové veličiny (např. teploty, tlaku) může v látkách dojít k fázovým
přechodům.
1.1 Cíle
Tento studijní text je určen pro posluchače Stavební fakulty Vysokého učení
technického v Brně a má sloužit jako jeden z učebních textů pro studium
aplikované fyziky. Cílem je vybudování spolehlivého základu vědomostí jež
umožní budoucímu stavebnímu inženýrovi zvládat technické problémy v
aplikační oblasti. Studijní text navazuje na moduly základní řady fyzikálních
studijních opor a je součástí série modulů Aplikovaná fyzika, které spolu jako
jeden celek tvoří úplnou studijní literaturu z oblasti termiky, záření a akustiky.
Tento třetí modul, Fázové přechody, je rozdělen do třech kapitol. Cílem je
popsat základní definice a zákony a rozšířit tyto poznatky o znalosti pro použití
v technické praxi.
Výklad je průběžně doplněn kontrolními otázkami, řešenými příklady,
neřešenými příklady a aplikacemi vyskytujícími se v technické praxi.
1.2 Požadované znalosti
1.2.1 Fyzika
Veličiny a jednotky, fyzikální rovnice, mechanika, hydromechanika, kmity a
vlnění, stavové veličiny, termodynamika.
1.2.2 Matematika
Vektory, derivace, určitý a neurčitý integrál.
1.3 Doba potřebná ke studiu
10 hodin
Aplikovaná fyzika
- 6 (31) -
1.4 Klíčová slova
Skupenství, fázový přechod, fázové pravidlo, rovnovážný diagram, fázový
diagram, tání, tuhnutí, vypařování, kondenzace, kalorimetrická rovnice,
zkapalňování plynů, van der Waalsova rovnice, páry, vlhkost vzduchu, rosný
bod.
1.5 Přehled použitých symbolů
Φ absolutní vlhkost
ϕ relativní vlhkost
ρ hustota
τ teplota rosného bodu
a konstanta van der Waalsovy rovnice
b konstanta van der Waalsovy rovnice
c měrná tepelná kapacita
f počet fází
i počet stupňů volnosti
l měrné skupenské teplo
L skupenské (latentní) teplo
m hmotnost
n látkové množství
p tlak
p
k
kritický tlak
Q teplo
R molární plynová konstanta, R=8,314 J.K
-1
.mol
-1
s počet složek látky
T termodynamická teplota (v K)
T
k
kritická teplota
U vnitřní energie látky
v měrný objem v=1/ρ
V objem
V
k
kritický objem
Vlhkost vzduchu
- 7 (31) -
2 Skupenské fázové přechody
2.1 Fáze
Každá látka může existovat v různých modifikacích. Typickým příkladem je
pevný, kapalný a plynný stav, což jsou tři modifikace téže látky, kterým říkáme
skupenství. Látky však mohou mít i jiné modifikace, které se netýkají
skupenství. Jednotlivé modifikace téže látky nazýváme fázemi.
Fáze je stejnorodá (homogenní) oblast látky, která je v soustavě ostře
ohraničena. Fáze nemusí být chemicky čistá látka (soubor jednoho typu
molekul), může se skládat z molekul různého typu (roztok, směs a pod.).
Počet navzájem odlišných fází přítomných v termodynamické soustavě
budeme označovat f.
V nejjednodušším případě obsahuje termodynamická soustava molekuly jen
jednoho typu. V obecnějším případě se skládá z molekul různého typu. Každý
typ molekul představuje jinou, chemicky čistou látku. Navzájem nezávislé
chemicky čisté látky obsažené v termodynamické soustavě nazýváme
složkami. Jejich počet v soustavě budeme označovat s. V soustavě o dvou
složkách H
2
O a NaCl (s = 2) jsou možné fáze: led, pevná sůl, roztok, vodní
pára. Existují zde tedy čtyři možné fáze (f = 4).
Soustava se tedy obecně skládá z s složek a f fází. Může platit s $f i s < f.
Soustava skládající se ze dvou typů molekul, které spolu nereagují (např. dva
plyny v jedné nádobě) má dvě složky (s = 2), které jsou však dokonale
smíchány a proto tvoří jen jednu fází (f = 1), a to plynnou. Naopak, v soustavě
o jedné složce (s = 1) mohou být přítomny dvě fáze (f = 2). Je tomu tak např.
tehdy, plave-li ve vodě led. Složkou jsou zde molekuly vody H
2
O a fázemi dvě
skupenství. Tvoří-li soustavu pouze jediná fáze, nazýváme ji homogenní.
Soustava o více fázích se jmenuje heterogenní. Je-li soustava v rovnováze,
nepřibývají ani neubývají fáze. Říkáme, že fáze v soustavě koexistují.
2.2 Fázové pravidlo
Počet nezávisle proměnných stavových veličin nutných k popisu stavu
termodynamické soustavy, která se nachází v termodynamické
rovnováze, se nazývá počet stupňů volnosti soustavy. Budeme jej
značit i.
Americký teoretický fyzik Josiah Willard Gibbs (1839 – 1903) stanovil
pravidlo, které umožňuje nalézt počet i nezávisle proměnných stavových
veličin určujících termodynamickou rovnováhu soustavy. Gibbsovo pravidlo
fází říká, že
2 + f s=i −
(1)
kde s je počet složek a f počet fází. Uveďme si několik příkladů jeho využití.
Aplikovaná fyzika
- 8 (31) -
Předpokládejme čistou vodu v jednom skupenství, např. páru. Ta má jednu
složku (s = 1), a proto je počet nezávisle proměnných veličin, určující tento
stav i = 1 – 1 + 2 = 2. Skutečně, abychom plně určili tento stav, musíme znát
teplotu a tlak páry.
Dále předpokládejme jednu složku H
2
O ve dvou fázích, vodě a páře. Podle
Gibbsova fázového pravidla má jeden stupeň volnosti, i = 1. V takovém
případě stačí znát jednu stavovou veličinu, například teplotu, abychom plně
popsali stav této soustavy.
Soustavu, jejíž počet stupňů volnosti je roven nule (i = 0), nazýváme
invariantní.
Takovou soustavu tvoří např. tři
Vloženo: 13.01.2011
Velikost: 434,76 kB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Mohlo by tě zajímat:
Skupina předmětu BB02 - Aplikovaná fyzika (A,K)
Reference vyučujících předmětu BB02 - Aplikovaná fyzika (A,K)
Reference vyučujícího prof. RNDr. Zdeněk Chobola CSc.
Podobné materiály
- BI02 - Zkušebnictví a technologie - skripta
- BA01 - Matematika I - skripta
- BB01 - Fyzika - skripta
- BB02 - Aplikovaná fyzika (A,K) - skripta
- BC01 - Stavební chemie - skripta
- BC02 - Chemie stavebních látek - skripta
- BC03 - Chemie a technologie vody - skripta
- BD02 - Pružnost a pevnost - skripta
- BD04 - Statika II - skripta
- BE01 - Geodézie - skripta
- BF01 - Geologie - skripta
- BF02 - Mechanika zemin - skripta
- BF03 - Zakládání staveb - skripta
- BF05 - Mechanika hornin - skripta
- BG01 - Dějiny architektury a stavitelství - skripta
- BH03 - Pozemní stavitelství II (S) - skripta
- BH05 - Pozemní stavitelství III - skripta
- BH07 - Nauka o budovách I - skripta
- BH10 - Tepelná technika budov - skripta
- BH11 - Požární bezpečnost staveb - skripta
- BH51 - Počítačová grafika (S) - skripta
- BH52 - Pozemní stavitelství I (S),(E) - skripta
- BH55 - Poruchy a rekonstrukce - skripta
- BI01 - Stavební látky - skripta
- BI02 - Zkušebnictví a technologie - skripta
- BI52 - Diagnostika stavebních konstrukcí (K) - skripta
- BJ01 - Keramika - skripta
- BJ02 - Keramika – laboratoře - skripta
- BJ04 - Technologie betonu I - skripta
- BJ07 - Izolační materiály - skripta
- BJ08 - Kovové a dřevěné materiály - skripta
- BJ09 - Technologie stavebních dílců - skripta
- BJ10 - Lehké stavební látky - skripta
- BJ11 - Technická termodynamika - skripta
- BJ12 - Technologie montovaných staveb - skripta
- BJ13 - Speciální izolace - skripta
- BJ14 - Speciální keramika - skripta
- BJ16 - Maltoviny II - skripta
- BJ51 - Maltoviny (M) - skripta
- BJ52 - Maltoviny - laboratoře (M) - skripta
- BJ53 - Těžba a úpravnictví surovin (M) - skripta
- BL01 - Prvky betonových konstrukcí - skripta
- BL04 - Vodohospodářské betonové konstrukce - skripta
- BL05 - Betonové konstrukce I - skripta
- BL06 - Zděné konstrukce (S) - skripta
- BL09 - Betonové konstrukce II - skripta
- BL11 - Předpjatý beton - skripta
- BL12 - Betonové mosty I - skripta
- BL13 - Vybrané stati z nosných konstrukcí budov - skripta
- BM01 - Pozemní komunikace I - skripta
- BM02 - Pozemní komunikace II - skripta
- BM52 - Praktické aplikace v pozemních komunikacích - skripta
- BO02 - Prvky kovových konstrukcí - skripta
- BO03 - Dřevěné konstrukce (A,K) - skripta
- BO04 - Kovové konstrukce I - skripta
- BO07 - Kovové a dřevěné konstrukce - skripta
- BP02 - Stokování a čištění odpadních vod - skripta
- BP03 - Vodárenství - skripta
- BP04 - Čistota vod - skripta
- BP05 - Odpadové hospodářství - skripta
- BP06 - Projekt vodní hospodářství obcí - skripta
- BP51 - Inženýrské sítě (V) - skripta
- BP56 - Rekonstrukce vodohospodářských sítí - skripta
- BT01 - TZB II - skripta
- BT02 - TZB III - skripta
- BT03 - Technická zařízení budov (E) - skripta
- BT51 - TZB I (S) - skripta
- BU01 - Informatika - skripta
- BV03 - Ceny ve stavebnictví I - skripta
- BV04 - Finance - skripta
- BV05 - Ekonomika investic - skripta
- BV07 - Právo - skripta
- BV08 - Projektové řízení staveb I - skripta
- BV09 - Řízení jakosti I - skripta
- BV10 - Financování stavební zakázky - skripta
- BV11 - Informační technologie systémová analýza - skripta
- BV12 - Marketing ve stavebnictví - skripta
- BV13 - Projekt – Stavební podnik - skripta
- BV14 - Projekt - Projektové řízení staveb - skripta
- BV51 - Pracovní inženýrství (E) - skripta
- BW01 - Technologie staveb I - skripta
- BW02 - Technologie stavebních prací II - skripta
- BW04 - Technologie staveb II - skripta
- BW05 - Realizace staveb - skripta
- BW06 - Stavební stroje - skripta
- BW51 - Technologie stavebních prací I (E) - skripta
- BZ01 - Stavební právo - skripta
- BZ03 - Sociální komunikace - skripta
- CD03 - Pružnost a plasticita - skripta
- BL01 - Prvky betonových konstrukcí - skripta
- BA02 - Matematika II - Skripta
- BA06 - Matematika I/1 - Skripta z jiných VŠ
- BA06 - Matematika I/1 - Skripta
- BA07 - Matematika I/2 - Skripta
- BB01 - Fyzika - Skripta fyzika
- BC01 - Stavební chemie - Skripta
- BD01 - Základy stavební mechaniky - Skripta
- BD02 - Pružnost a pevnost - Skripta
- BD03 - Statika I - Skripta
- BE01 - Geodézie - Skripta Geodézie
- BF02 - Mechanika zemin - Skripta
- BF51 - Zakládání staveb (V) - Skripta
- BG01 - Dějiny architektury a stavitelství - Skripta
- BH02 - Nauka o pozemních stavbách - Skripta
- BH51 - Počítačová grafika (S) - Skripta
- BH52 - Pozemní stavitelství I (S),(E) - Skripta
- BI01 - Stavební látky - Skripta
- BI02 - Zkušebnictví a technologie - Skripta do cvičení
- BI02 - Zkušebnictví a technologie - Skripta
- BI52 - Diagnostika stavebních konstrukcí (K) - Skripta
- BJ52 - Maltoviny - laboratoře (M) - Skripta
- BJ53 - Těžba a úpravnictví surovin (M) - Skripta
- BL01 - Prvky betonových konstrukcí - Skripta
- BO01 - Konstrukce a dopravní stavby - Skripta
- BO02 - Prvky kovových konstrukcí - Skripta
- BR51 - Hydraulika a hydrologie (K),(V) - Skripta - Hydraulika a hydrologie
- BR51 - Hydraulika a hydrologie (K),(V) - Skripta
- BS01 - Vodohospodářské stavby - Skripta
- BT51 - TZB I (S) - Skripta
- BU01 - Informatika - Skripta
- BV01 - Ekonomie - Ekonomie skripta
- BV02 - Základy podnikové ekonomiky - Přednášky, skripta, podklady
- BV51 - Pracovní inženýrství (E) - Skripta
- BW51 - Technologie stavebních prací I (E) - Skripta
- BI01 - Stavební látky - Skripta
- BI01 - Stavební látky - Skripta
- BI01 - Stavební látky - Skripta
- BI01 - Stavební látky - Skripta
- BA06/07 - Matematika - Matematika-skripta
- BH52 - Pozemní stavitelství I (S),(E) - Skripta
- BH52 - Pozemní stavitelství I (S),(E) - Vodorovné konstrukce - skripta
- BA01 - Matematika I - Skripta - Diferenciální počet I, Derivace funkce
- BA01 - Matematika I - Skripta - Diferenciální počet I, Limita a spojitost funkce
- BA01 - Matematika I - Skripta - Reálná funkce jedné reálné proměnné
- BA01 - Matematika I - Skripta - Vektorový počet a jeho aplikace
- BA01 - Matematika I - Skripta - Základy lineární algebry
- BA04 - Matematika III - Skripta - Pravděpodobnost a matematická statistika, Základy testování hypotéz
- BA04 - Matematika III - Skripta - Pravděpodobnost a matematická statistika - Základy teorie odhadu
- BA02 - Matematika II - Skripta - Reálná funkce dvou a více proměnných
- BA02 - Matematika II - Skripta - Určitý integrál
- BA02 - Matematika II - Skripta - Neurčitý integrál
- BA02 - Matematika II - Skripta - Dvojný a trojný integrál
- BA02 - Matematika II - Skripta - Křivkové integrály
- BA02 - Matematika II - Skripta - Obyčejné diferenciální rovnice
- BA02 - Matematika II - Skripta - Obyčejné diferenciální rovnice II
- BE02 - Výuka v terénu z geodézie - Skripta - polohopis
- BE02 - Výuka v terénu z geodézie - Skripta - výškopis
- BD02 - Pružnost a pevnost - Skripta - Základní pojmy a předpoklady
- BD02 - Pružnost a pevnost - Skripta - Složené případy namáhání prutů, stabilita a vzpěrná pevnost tlačených porutů
- BD02 - Pružnost a pevnost - Skripta - Teorie namáhání prutů
- BD01 - Základy stavební mechaniky - Skripta - Silové soustavy
- BD01 - Základy stavební mechaniky - Skripta - Průřezové charakteristiky
- BD01 - Základy stavební mechaniky - Skripta - Staticky určité prutové konstrukce I
- BD01 - Základy stavební mechaniky - Skripta - Staticky určité prutové konstrukce II
- BJ15 - Technologie betonu II - skripta
- BJ01 - Keramika - miniskripta
- BJ05 - Základy technologických procesů - skripta
- BO06 - Dřevěné konstrukce (S) - skripta M01
- BO06 - Dřevěné konstrukce (S) - skripta M02
- BO06 - Dřevěné konstrukce (S) - skripta M03
- BH07 - Nauka o budovách I - skripta M01
- BH10 - Tepelná technika budov - skripta M01
- BH10 - Tepelná technika budov - skripta M02
- BH10 - Tepelná technika budov - skripta M03
- BH10 - Tepelná technika budov - skripta M04
- BA05 - Operační výzkum - Skripta
- GE10 - Mapování I - skripta GPS
- BV53 - Stavební podnik - Skripta - stavební podnik
- BV06 - Podnikový management I - Skripta
- BF05 - Mechanika hornin - skripta 1
- BF05 - Mechanika hornin - skripta 2
- BF05 - Mechanika hornin - skripta 3
- BF05 - Mechanika hornin - skripta4
- BB02 - Aplikovaná fyzika (A,K) - skripta
- BB02 - Aplikovaná fyzika (A,K) - skripta MO1
- BB02 - Aplikovaná fyzika (A,K) - skripta MO2
- BB02 - Aplikovaná fyzika (A,K) - skripta MO4
- BB02 - Aplikovaná fyzika (A,K) - skripta MO5
- BM02 - Pozemní komunikace II - skripta MO1
- BM02 - Pozemní komunikace II - skripta MO2
- BM02 - Pozemní komunikace II - skripta MO3
- BM02 - Pozemní komunikace II - skripta MO4
- BU01 - Informatika - SKRIPTA - operačné systémy
- BU01 - Informatika - SKRIPTA - počítačové siete
- BU01 - Informatika - SKRIPTA - technologie internetu
- BA03 - Deskriptivní geometrie - skripta
- BF01 - Geologie - podklady do cvičení + skripta
- BS05 - Vodní hospodářství krajiny II - Skripta
- BS03 - Nádrže a soustavy - Skripta
- BS04 - Vodní hospodářství krajiny I - Skripta
- BR06 - Hydrotechnické stavby I - Skripta
- BR07 - Hydrotechnické stavby II - Skripta
- BF05 - Mechanika hornin - skripta M1
- BF05 - Mechanika hornin - skripta m2
- BF05 - Mechanika hornin - skripta M3
- BF05 - Mechanika hornin - skripta M4
- BV05 - Ekonomika investic - Errata - skripta
- BI02 - Zkušebnictví a technologie - Skripta do cvicení
- CV14 - Ekonomické nástroje řízení stavební výroby - skripta
- CH54 - vybrané statě ze stavební fyziky - skripta
- BZ03 - Sociální komunikace - skripta
- BZ03 - Sociální komunikace - skripta1
- BH04 - Pozemní stavitelství II (E) - skripta
- BH04 - Pozemní stavitelství II (E) - skripta
- CZ54 - Inženýrská pedagogika - skripta
- BC01 - Stavební chemie - Spoznámkované 4 moduly skripta
- BA02 - Matematika II - Skripta
- 0V4 - Základy podnikové ekonomiky - Přednášky, materíály, skripta, prostě vše
- BV012 - Veřejné stavební investice 1 - Skripta BV012
Copyright 2024 unium.cz