Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 5 dotazů obsahujících »zmrznout«
3) Ohřívací polštářky
11. 04. 2007
Dotaz: Dobrý den, nemohli byste mi říct, čím jsou plněné ohřívací polštářky? Takové ty,
co v nic zmáčknete plíšek, ta hmota skrystalizuje a hřeje. Děkuji (Linda)
Odpověď: "Jednorázový" polštářek bývá naplněn obvykle nějakou bezvodou solí (chlorid
vápenatý... ) a vodou - odděleně. Při smísení obou složek dochází k
rozpouštění soli a vázání molekul vody za vzniku hydrátu, což je doprovázeno
uvolněním většího množství tepla. Obdobně lze použít látky, které při
rozpouštění teplo spotřebovávají, k výrobě "chladicích polštářků".
Rozpouštěcí tepla jednotlivých látek lze najít v tabulkách a v laboratoři si
vyzkoušet, že se tepelné efekty opravdu dostavují.
Na složitějším principu pracují opakovaně použitelné polštářky. Obsahují
například přesycený roztok bezvodého thiosíranu sodného ve vodě v tzv.
metastabilním stavu - thiosíran by sice měl za těchto podmínek
vykrystalizovat, ale chybí mu dostatečná "aktivační" energie, kterou je
třeba dodat zvenku, v tomto případě zlomením plíšku. Pak teprve dojde ke
krystalizaci (ve formě hydrátu) a uvolnění tepla.
Povařením použitého polštářku (tj. za vysoké teploty) lze opět získat z
hydrátu bezvodou sůl a úplným vychlazením obnovit přesycený roztok.
K metastabilním stavům - i z laboratoře známe případy, kdy látka ne a ne
vykrystalizovat, voda ne a ne se vařit či zmrznout, ačkoli příslušné
fyzikální podmínky jsou splněny - tehdy jsou systémy v metastabilním stavu.
Pomáhá dodání energie například otřesem.
Dotaz: Opakovaně se mi stalo následující. Na kuchyňské lince nevytápěné chaty v zimě
stála láhev s vodou v PET láhvi. Na pohled byla voda v láhvi jednoznačně v
kapalném skupenství. Při sebemenším pohybu láhve došlo prudce ke změně
skupenství a voda v láhvi se přeměnila na led během zlomku sekundy. Připomíná mi
to jev "utajený var". Existuje něco podobného jako "utajené zmrznutí"? (Ing. Petr Heimerle)
Odpověď: Ano. Voda skutečně nemusí zmrznout hned při dosažení teploty tání/mrznutí - tedy při 0°C. Často se nám ji podaří podchladit o několik stupňu, čistou destilovanou vodu se občas podaří podchladit třeba i na -20°C. Má-li kapalina teplotu nižší, než jaká odpovídá teplotě tání/mrznutí, mluvíme o tzv. podchlazené kapalině. Podchlazená kapalina je velice citlivá na přítomnost jakýchkoli příměsí i na mechanické vzruchy. Skutečně pak stačí třeba i malé drknutí do stolu a kapalina velmi rychle zamrzne.
Dotaz: Zajímalo by mne, proč kuchyňská sůl rozpouští led. Vysvětlení, že je to tím, že směs soli a vody (nebo snad ledové tříště) má nižší bod tání, myslím není spravné, protože sůl rozpustí led, aniž by na počátku rozpouštění byla nějaká směs. Pokud by to tak přece jen bylo, pak by okolí posoleného ledu muselo ještě více zmrznout (nižší teplota tání) a ne se rozpouštět. Však také směs ledu a soli ve zkumavce dokáže tak chladit, že se na zkumavce zvenku skutečně tvoří led, pokud je zkumavka umístěna ve vodě.
(František Vařacha)
Odpověď: Vycházejte zde dvou faktů:
1) Roztok soli tuhne až při nižší teplotě než čistá voda.
2) Na to, aby roztok zmrzl (tj. aby kapalina přešla v pevnou látku), je mu
třeba odebrat energii (teplo), a to jednak na to, aby jeho teplota poklesla
na teplotu tuhnutí příslušné směsi, jednak na to, aby kapalina této teploty
ztuhla na pevnou látku.
Zanedbáme ostatní jevy, jako že se při vlastním rozpouštění může
uvolňovat nebo naopak pohlcovat teplo. Mějte tedy led teploty přesně 0°C a sůl u něj.
Pak nejmenší kapička vody, v níž se rozpustí zrnko soli, bude roztokem,
který za teploty 0°C už nemůže být tuhý. Tento roztok bude v sobě rozpouštět
další sůl a další led; ten ale přechází z tuhé fáze do kapalné a tím bude směs
ochlazovat. Teplota roztoku soli tedy klesne pod nulu, směs ale bude stále
tekutá a rozpouštět další led, a to tak dlouho, až se rozpuštěným ledem zředí
na takovou koncentraci, která bude moci při dosažené nízké teplotě tuhnout.
Je-li ovšem kolem přesně 0°C, pak to nebude nikdy. Je-li teplota trochu nižší,
třeba -5°C, pak snadno zjistíte koncentraci soli, které odpovídá tuhnutí
při této teplotě - a máte tím dáno množství ledu, které musí roztát po
nasypání daného množství soli.
