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