Kapaliny

Kapaliny

– nemají stálý tvar, mají stálý objem, jsou nestlačitelné

– kapaliny tvoří přechod mezi pevným a kapalným skupenstvím

– v blízkosti teploty varu se vlastnosti kapaliny blíží vlastnostem plynu

– pohyb částic (molekul) je chaotický

– struktura je amorfní (beztvará)

– v blízkosti teploty tuhnutí se vlastnosti kapalin blíží vlastnostem pevné látky, vznikají shluky krystalové mřížky

– struktura je pseudokrystalická

– pára nad kapalinou – neustálým pohybem získávají některé molekuly povrchové vrstvy větší kinetickou energii

– odpoutají se od kapaliny a stanou se párou ( vypařování)

– kondenzace – je děj opačný, zachycování molekul par kapalinou, při nárazech molekul na hladinu

– vypařování je podporováno:
1) teplotou, zahřátím – zvětšíme kinetickou energii, snáze překonají mezimolekulové síly
2) zvětšením povrchu
3) odsáváním par – prádlo ve větru
4) závisí na druhu kapaliny

Tlak nasycených par nad kapalinou

– máme nádobu, nalijeme do ní kapalinu, nádobu uzavřeme a udržujeme konstantní teplotu

– kapalina se vypařuje, po určité době se ustaví rovnováha mezi vypařováním a kondenzací, to znamená, že rychlost kondenzace a vypařování je stejná

– nad kapalinou vznikla nasycená pára

– kapalina se vypařuje za každé teploty, nad každou kapalinou je tlak nasycených par

– experimentálně bylo zjištěno, že tlak nasycených par roste exponenciálně s teplotou

– T – trojný bod

– K – kritický bod

– tuto závislost popisuje Augustova rovnice:

T – trojný bod
A,B – empirické konstanty, charakteristické pro danou kapalinu
Antoineova rovnice:

A,B,C – empirické konstanty, závisí na tom plynu
t – teplota v °C
Teplota varu

– teplota,při které tlak nasycených par dosáhne okolního tlaku

– nad kapalinou existuje tlak nasycených par

– budeme-li kapalinu zahřívat, kapalina se začne více vypařovat, tlak nasycených par se zvětšuje, při určité teplotě dosáhne hodnoty okolního tlaku, kapalina začne vařit

– teplota varu závisí na okolním tlaku

– v tabulkách jsou tabelovány hodnoty za normálního tlaku

– zvýšení okolního tlaku vede ke zvýšení teploty varu

– snížení okolního tlaku vede ke snížení teploty varu

– při teplotě varu došlo k rovnováze kapalina – pára

Povrchové napětí

– vznik povrchového napětí je v důsledku zvláštního rozložení přitažlivých sil u povrchu

– uvnitř kapaliny je každá molekula obklopena ze všech stran dalšími molekulami, proto na molekulu uvnitř kapaliny působí stejné síly

– molekula v povrchovém napětí,převládá silná výslednice směřující do nitra kapaliny- kapalina se snaží zmenšit svůj povrch na minimum (nejmenší povrch, ze všech těles má koule)- proto malá množství kapalin mají kulový tvar (kapičky rtuti,rosa)

– u větších množstvích kapalin dochází k deformaci vlivem působení gravitační síly

– povrchové napětí vytváří na povrchu kapaliny jakousi blanku (molekulový film), která unese i nevelké zatížení (jehla na hladině, brouci na vodě)

– povrchové napětí –je síla působící kolmo na jednotku délky povrchu kapaliny
 jednotka: N.m-1

– mezipovrchové napětí – stýkají-li se dvě kondenzované fáze mluvíme o mezipovrchovém napětí

– při vzájemném styku dvou kapalin hovoříme o mezipovrchovém napětí a značíme je gA,B

– platí: gA,B >0….kapaliny se nemísí
gA,B =0…kapaliny jsou mísitelné

– při vzájemném styku kapaliny s tuhou látkou, hovoříme o mezifázovém napětí a máme 2 možnosti:
1)

– gama l,s má velkou hodnotu – kapalina tuhou látku nesmáčí

– minimalizuje se styčná plocha kapaliny s tuhou látkou

– koheze převládá nad adhézí (smáčlivost)

2)

– gama l,s má malou hodnotu – kapalina tuhou látku smáčí

– adheze převládá nad kohezí

– mezipovrchové napětí l,s vyvolává tyto jevy:

a) kapilární elevace – vtahování kapaliny do kapilární trubice, např.: sklo -voda

– smáčí stěny, dutý meniskus
elevace deprese

b) kapilární deprese – vytlačování kapaliny z kapilární trubice, např.: sklo – rtuť

– nesmáčí stěny, vypouklý meniskus

Vlastnosti kapalin

1. Hustota = m/V

– důležitá fyzikálně – chemická veličina, je závislá na teplotě

– s rostoucí teplotou klesá hustota, vyjímkou je voda – anomálie H2O

– závislost hustoty na teplotě:
b – koeficient objemové roztažnosti (K-1)

– měření hustoty – hustoměrem, speciální váhy, pyknometr

2. Viskozita – vnitřní tření kapalin, mají dvojí účinek:
a) brání pohybu – brzdí pohyb kapaliny
b) klade odpor pohybu nějakého tělesa kapalinou

– proudí-li kapalina trubicí, rychlost jejího proudění není ve všech místech stejná

– kapalina proudí trubicí v laminárních vrstvách

– vrstva těsně u stěny má nejmenší rychlost, téměř nulovou, brzdí pohyb sousední vrstvy a ta zase ovlivňuje další vrstvu

– největší rychlost má střední laminární vrstva

– mezi sousedními vrstvami vzniká napětí = vnitřní tření kapalin = viskozita

– Viskozita kapalin s rostoucí teplotou se zmenšuje (u plynů stoupá)

– Viskozita oleje je řádově 10x větší než viskozita vody, ale olej má menší hustotu než voda

Měření viskozity

1. Ubbelohdeho viskozimetr (výtokový)

– měří se čas výtoku kapaliny mezi dvěma ryskami

2. Hopplerův viskozimetr

– pokud je hustota kuličky větší než hustota kapaliny, rovnoměrně zrychleně klesá

– po vyrovnání odporu prostředí Fh = FG –Fvz ,přejde pohyb na rovnoměrný s rychlostí v

Měření povrchového napětí

1. Kapilární elevace

2. Metoda vážení kapek