Skupenské premeny skupenstva

Skupenské premeny skupenstva

Skupenstvo látky – charakterizuje stav látky súvisiaci so stupňom usporiadanosti častíc (molekúl, atómov, iónov.) Závisí od vzťahu medzi kinetickou a potenciálnou energiou častíc látky. Rozlišujeme skupenstvo plynné, kvapalné, pevné a plazmu.

Plynné skupenstvo – častice sa pohybujú voľne, ich kinetická energia je väčšia než energia ich vzájomného pôsobenia. Látka v plynnom skupenstve sa nazýva plyn. Plyny nemajú stály tvar ani objem.

Kvapalné skupenstvo – častice kmitajú okolo rovnovážnych polôh, ktoré sa s časom menia. Ich kinetická energia je porovnateľná s ich potenciálnou energiou. Kvapaliny nemajú stály tvar, ale zachovávajú si svoj objem.

Pevné skupenstvo – častice kmitajú okolo pevných rovnovážnych polôh. Potenciálna energia častíc je väčšia ako ich kinetická energia. Pevné látky si zachovávajú svoj tvar aj objem.

Plazma – je ionizovaný plyn tvorený nositeľmi voľného elektrického náboja. Fyzikálny dej, pri ktorom sa mení skupenstvo látky, sa nazýva zmena skupenstva.

1) Topenie a tuhnutie

Topenie a tuhnutie kryštalických látok prebieha pri určitej teplote tt – teplote topenia (tuhnutia). Teplota topenia (tuhnutia) závisí od vonkajšieho tlaku. Pre väčšinu látok sa s rastúcim tlakom zvyšuje (výnimku tvorí napr. voda). Na obr. drôt tlačí na ľad, zvyšuje tlak, teplota topenia ľadu je nižšia ako 0 0C.

Drôt vniká do ľadu, lebo sa pod ním topí. Voda nad ľadom, kde je nižší tlak zamŕza. Takto drôt prereže ľadovú kocku bez toho, aby ju rozdelil na dve časti).

Látky, ktorých teplota topenia vzrastá (klesá) s rastúcim tlakom, pri topení svoj objem zväčšujú (zmenšujú). Normálna teplota topenia (tuhnutia) je teplota, pri ktorej sa látka topí (tuhne) za normálneho tlaku (pn ≈ 101 kPa).

Amorfné látky pri zohrievaní postupne mäknú, až sa premenia na kvapalinu. Preto nemajú stálu teplotu topenia.

Počas topenia (tuhnutia) je tuhé a kvapalné teleso v rovnovážnom stave a jeho teplota tt sa nemení. Pri topení musí látka teplo prijímať, pri tuhnutí látke teplo odoberáme.

Topenie – premena tuhého telesa na skupenstvo kvapalné. Keď ohrievame pevnú látku, zväčšuje svoju teplotu. Keď dosiahne teplotu topenia tt, prestane sa zvyšovať teplota a pevná látka sa začne premieňať na kvapalinu rovnakej teploty. Keď sa pevná látka topí, prijíma teplo

a zväčšuje sa kinetická energia jej molekúl. Častice zväčšujú vzdialenosť od bodov, okolo ktorých kmitajú. Pri dostatečnej rýchlosti molekúl se narušuje väzba medzi časticami. Kryštalická mriežka sa rozpadá. Pri topení látka prijíma teplo, ktoré sa nazýva skupenské teplo topenia Lt.

Skupenské teplo topenia viazané na jeden kilogram látky je

Merné skupenské teplo topenia: lₜ = Lₜ / m

Merné skupenské teplo topenia je množstvo tepla, ktoré musíme dodať jednému kilogramu pevnej látky, aby se premenila na kvapalinu rovnakej teploty a hmotnosti. [lt] = J x kg–1. Merné skupenské teplo topenia niektorých látok sú v MFCHT.

Tuhnutie – Pri dosiahnutí teploty tuhnutia sa začnú v kvapaline vytvárať kryštalizačné jadrá. K nim sa pripájajú a pravidelne usporiadavajú ostatné častice. Z viacerých kryštalických jadier vzniká polykryštalická látka. Keď vznikne jedno jadro, vzniká monokryštalická látka.

2) Sublimácia a desublimácia

Sublimácia – je priamy prechod látky tuhého skupenstva do plynného skupenstva. Sublimuje sneh, naftalín,…