Kapaliny – maturitní otázka

 

   Otázka: Kapaliny

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): adela

 

 

KAPALINY

• mají stálý objem
• nemají stály tvar= přizpůsobují se nádobě

Podbody:

• Tlak nasycených par, pT diagram, Augustova a Antoineova rovnice
• Teplota varu
• Povrchové napětí, povrchové jevy
• Viskozita kapalin
• Laboratorní stanovení viskozity a povrchového napětí (bude ve 3 a 4)

 

1) Tlak nasycených par, pT diagram, Augustova a Antoineova rovnice

Tlak nasycených par: = tenze par

• Vypařování: přechod částic z povrchu kapaliny do plynu
• Kondenzace: opak vypařování
• Při konstantní teplotě dojde v uzavřené nádobě k vytvoření rovnováhy mezi vypařováním a kondenzací (kapalina se po určité době přestane vypařovat a začíná zpět kondenzovat)
• Tlak syté páry- kapaliny neubývá, množství páry se nezvyšuje
• Při zvýšení teploty se tenze par zvýší podle konstanty dané kapaliny(tabulky)

 

pT diagram:

• Grafický průběh závislosti tlaku na teplotě
• Závislost popisuje Augustova a Antoineova rovnice

 

Augustova rovnice:

• • log⁡ p= A-(B/T)
  • log⁡ p= B-(A/T)
• tlak nasycené páry (kPa)
• termodynamická teplota (K)
• empirické konstanty Ag rovnice pro danou kapalinu(tabulky)

 

Antoineova rovnice:

• log⁡ p= A-(B/t+C)
• tlak nasycené páry (kPa)
• teplota (°C)
• A;B;C – empirické konstanty An rovnice pro danou kapalinu(tabulky)- jiné než v Ag rovnici !

 

2) Teplota varu

• Teplota, při které se tenze par nad kapalinou vyrovná okolnímu tlaku
• Kapalina si odpařuje z celého objemu (bublinky)
• Teplota varu je konstanta pro danou kapalinu při určitém tlaku
• Při vyšším tlaku je tenze par nižší- vyšší bod varu
• Při nižším tlaku je tenze par vyšší- nižší bod varu

 

3) Povrchové napětí, povrchové jevy

Povrchové napětí:

• Na částice uvnitř kapaliny působí vzájemné síly tak, že výslednice těchto sil je nulová
• Na částice na povrchu kapaliny působí vzájemné tak , že výslednice těchto sil směřuje dolů
• Povrch kapaliny je ,,vtahován“ dovnitř, kapalina má tendenci zaujímat co nejmenší povrch(kuličky-kapky)
• Vznikne molekulová vrstva/blána na hladině kapaliny- povrchové napětí
• Povrchové napětí je dáno silou působící kolmo na okraj kapaliny
• σ = F/l
  • σ – (sigma) povrchové napětí(N∙m^-1)
  • F – síla působící na kapalinu
  • l – obvod nádoby (m)

• Povrchové napětí je ovlivněno teplotou a druhem plynu nad kapalinou
• Povrchové napětí je pro danou kapalinu za dané teploty uvedeno v tabulkách (za předpokladu, že je nad kapalinou vzduch)
• Povrchové napětí ovlivníme povrchově aktivními látkami (alkoholy, mastné kyseliny, aminy, saponáty, mýdla… )

 

Měření povrchového napětí:

Metoda kapilární elevace:

• Kapalina v kapiláře stoupá do takové výšky kdy se povrchová síla(napětí) vyrovná gravitační síle
• σ=(ρ∙r∙h∙g)/2
  • σ – povrchové napětí
  • r – poloměr kapiláry
  • h – hloubka/výška kapiláry
  • g – gravitační konstanta

 

Vážení kapek(kapková metoda):

• Stalagmometrie- stalagmometr je speciální skleněná lomená trubice s kapilárou o poloměru r
• Ve spodní části trubice se tvoří kapka která se odtrhne v momentu, kdy gravitační síla mírně překročí povrchovou sílu
• σ=(m∙g)/(2πr)
  • σ – povrchové napětí
  • r – poloměr kapiláry
  • m – hmotnost kapky
  • g – gravitační konstanta

 

Poměrem:

• do poměru se dá povrchové napětí a hmotnost určitého počtu kapek známé kapaliny a povrchové napětí a hmotnost stejného počtu kapek měřené kapaliny
• σ₀/σ = m₀/m

 

Mezipovrchové (mezifázové) napětí:

• souvisí s mísitelností kapalin, pokud je rozdíl povrchového napětí dvou kapalin malý dobře se mísí
• souvisí se smáčitelností pevných látek, pokud je povrchové napětí kapaliny malé, dobře smáčí pevnou látku

 

Povrchové jevy:

• Kapilární elevace: děj při kterém kapalina vystoupí do určité výšky v kapiláře (sklo a voda)
• Kapilární deprese: děj při kterém je kapalina odtlačena po původní hladinu (sklo a rtuť)

 

4) Viskozita kapalin

• Míra vnitřního tření kapaliny
• Projevuje se brzdícími účinky v kapalině a odporem, který klade kapalina pohybujícímu se tělesu
• Vzniká v důsledku působení přitažlivých sil mezi částicemi v kapalině
• Závisí na teplotě, čím větší teplota, tím nižší viskozita (olej, med…)
• Dynamický viskózní koeficient v; ղ – tabulky

 

Měření viskozity:

• Pomocí viskozimetrů- 3 typy
• Tělískový viskozimetr (Hopplerův)
  • Měří se doba poklesu kuličky mezi dvěma ryskami v nádobě, viskozita se dopočítá
• Kapilární viskozimetr (Ubbelohdeho)
  • Měří se doba průtoku kapaliny mezi dvěma ryskami v kapiláře, viskozita se dopočítá
• Rotační viskozimetr:
  • Přístroj měří odpor kapaliny proti rotujícímu tělesu, viskozita se dopočítá