Αδελφό ιστολόγιο

Κυριακή, 13 Φεβρουαρίου 2011

Όταν σε μια αλλαγή κατάστασης απελευθερώνεται θερμότητα

Μετατροπές ύλης: Εξάτμιση και Συμπύκνωση...

Όταν ένα υγρό υλικό, το οποίο δέχεται ενέργεια, μετατρέπεται σε αέριο, τότε το φαινόμενο αυτό ονομάζεται εξάτμιση. Για παράδειγμα, όταν το νερό δέχεται θερμότητα, μετατρέπεται σε ατμό.


Αντίστροφα, όταν ένα αέριο υλικό, το οποίο χάνει ενέργεια, μετατρέπεται σε υγρό, τότε το φαινόμενο αυτό λέγεται συμπύκνωση. Για παράδειγμα, όταν τα σύννεφα χάνουν θερμότητα (ψύχονται), μετατρέπονται σε νερό (βροχή).

5. Όταν σε μια αλλαγή κατάστασης απελευθερώνεται θερμότητα, πρόκειται για μετάβαση (Κεφ.3 Ερωτ.23)

-6 από υγρή σε αέρια κατάσταση
-6 από στερεή σε υγρή κατάσταση
 6 από αέρια σε υγρή κατάσταση
 Με αφορμή αυτή την ερώτηση Μετεωρολογίας των εξετάσεων, ας δούμε το θέμα της αλλαγής καταστάσεως του νερού, πιο αναλυτικά.

 Αλλαγή καταστάσεως (Απο το βιβλίο ΑΕΡΟΠΟΡΙΚΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ)
Οι τρεις καταστάσεις στις οποίες μπορεί να βρεθεί το νερό στις θερμοκρασίες και τις πιέσεις που επικρατούν στην ατμόσφαιρα είναι η αέρια (υδρατμός), η υγρή (νερό) και η στερεά (πάγος).
Το ποσό αυτό της θερμικής ενέργειας που απορροφάται ή εκλύεται όταν το νερό αλλάζει κατάσταση, λέγεται λανθάνουσα θερμότητα (latent heat). Ονομάζεται λανθάνουσα γιατί ακριβώς είναι ‘κρυφή’, δε μπορεί να ανιχνευτεί ως διαφορά στη θερμοκρασία του νερού. Προφανώς η λανθάνουσα θερμότητα υγροποίησης είναι ίση με τη λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης, και η λανθάνουσα θερμότητα τήξης είναι ίση με τη λανθάνουσα θερμότητα παγοποίησης. Δηλαδή το ποσό της θερμότητας που χρειάζεται να πάρει μια δεδομένη ποσότητα νερού για να γίνει υδρατμός, είναι ίσο με το ποσό που εκλύει αυτή η ποσότητα υδρατμού όταν μετατρέπεται και πάλι σε νερό. Αναλογικά, το ποσό θερμότητας που παίρνει μια συγκεκριμένη ποσότητα πάγου για να μετατραπεί σε νερό είναι ίσο με το ποσό της θερμότητας που αποδίδει στο περιβάλλον το νερό αυτό όταν επιστρέφει στην κατάσταση του πάγου.




Λανθάνουσα θερμότητα

Λανθάνουσα θερμότητα ονομάζεται το ποσό της θερμότητας που απαιτείται για την μετατροπή 1 Kg νερού θερμοκρασίας βρασμού σε ατμό ίδιας θερμοκρασίας. Φέρεται με την ονομασία αυτή επειδή λανθάνει τρόπο τινά της προσοχής μή γενόμενη αντιληπτή σε προσαρμοσμένο θερμόμετρο που συνεχίζει να παρουσιάζει σταθερά τη θερμοκρασία βρασμού.
Η λανθάνουσα θερμότητα παρίσταται διεθνώς με το κεφαλαίο λατινικό γράμμα L. Στη περίπτωση ατμοπαραγωγής τύπου "ανοικτού δοχείου" αυτή ανέρχεται στα 537 kcal/kg, ενώ στο αγγλικό σύστημα μονάδων είναι 970 BTU/lb.
            Πολύ καλό άρθρο σχετικό με τις αλλάγές στις φάσεις του νερού διαβάσαμε στο econ3.gr
Εκεί λέει και για ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα που βασίζεται και πάλι στο νερό είναι η χρήση πάγου για την ψύξη ενός ποτού σε ποτήρι. Το λιώσιμο του πάγου συνοδεύεται με απορρόφηση λανθάνουσας θερμότητας τήξης από το ποτό που έτσι ψύχεται.


ΤΗΞΗ (απο το spirit16.blogspot.com)

Μέσα στο δοχείο  τοποθετούμε τα παγάκια κατ' ευθείαν από το ψυγείο και το θερμόμετρο και μετρούμε την θερμοκρασία τους π.χ. -8oC. Θερμαίνουμε το δοχείο και παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία του πάγου ανεβαίνει μέχρι την τιμή 0oC. Από τη στιγμή αυτή αρχίζει το λειώσιμο του πάγου ενώ το θερμόμετρο δείχνει σταθερά 0oC. Αυτό συνεχίζεται μέχρι να λιώσει όλος ο πάγος. 


Αν εξακολουθήσουμε να θερμαίνουμε το νερό η

 θερμοκρασία θα αρχίσει να ανεβαίνει
 κανονικά. Γιατί ενώ προσφέρουμε συνέχεια θερμότητα όση ώρα συνυπάρχουν το νερό και τα παγάκια  στο νερό δεν ανεβαίνει η θερμοκρασία; Πού πάει η θερμότητα που ξοδεύουμε;
Η θερμότητα αυτή ξοδεύεται όχι για την ανύψωση της θερμοκρασίας του σώματος, αλλά για να μετατραπεί ο πάγος (στερεά φάση) σε νερό (υγρή φάση) της ίδιας θερμοκρασίας.
Άρα, όταν ένα στερεό σώμα απορροφά
θερμότητα,αρχίζει κάποια στιγμή να αλλάζει

κατάσταση και να μετατρέπεται από στερεό σε υγρό. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται τήξη.
Κατά τη διάρκεια της τήξης η θερμοκρασία παραμένει σταθερή.

Επειδή αυτή η θερμότητα δεν φαίνεται (σαν
 ανύψωση της θερμοκρασίας) λέγεται λανθάνουσα θερμότητα.
Συμπέρασμα:
Όταν ένα σώμα μετατρέπεται από στερεό σε υγρό,απορροφώντας θερμότητα,λέμε
 ότι το σώμα λιώνει και έχουμε το φαινόμενο της τήξης. 








Πολύ καλό άρθρο σχετικό με το θέμα μας βρίσκουμε στη Φυσική Β Γυμνασίου στην ιστοσελίδα digitalschool


Τέλος ένα πολύ καλό βίντεο (στα αγγλικά) που "πρέπει" να δείτε απο τον Cameron Craig.    vimeo 

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου