Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
386) Mrznutí vody za vyšších tlaků
11. 04. 2007
Dotaz: Jak velký tlak vyvíjí voda, když zmrzne v těsném prostoru? (Václav Kadlec)
Odpověď: Tento tlak je obrovský. Jeho velikost můžeme odhadnout ze závislosti
teploty tuhnutí vody na tlaku. Při atmosférickém tlaku je tato teplota 0 °C, při tlaku stokrát větším je asi -1 °C, při tlaku dvou tisíc atmosfér je to asi -20 °C. To znamená, že při tlaku 2000 atmosfér se začne led tvořit až při teplotě nižší než 20 °C pod nulou, při vyšších teplotách zůstává voda v kapalném skupenství.
Pokud vodu budeme chladit, ale nedovolíme jí zvýšit při krystalizaci v led
svůj objem, bude se zvyšovat její tlak až k takové hodnotě, kdy při dané
teplotě může voda stále ještě být v kapalném skupenství - pro teplotu
-1 °C je to přibližně 100 atmosfér, pro -20 °C je tento tlak
okolo 2000 atmosfér.
Dotaz: Taje led v místnosti, kde je taplota 0 stupňů celsia? (denda)
Odpověď: Při teplotě 0 °C jsou led a voda v rovnováze. To znamená, že množství
ledu v místnosti je pořád stejné. Pokud bychom teplotu nepatrně zvýšili, led by začal tát - a pokud teplotu budeme nad nulou nějakou dobu udržovat, nakonec všechen led roztaje. Pokud naopak teplotu nepatrně snížíme pod nulu, kapalná voda začne
mrznout, po nějaké době zmrzne všechna a v místnotsi bude pouze led.
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: Dobrý den, prosím vás o výpočet spotřeby elektrické energie 125 W úsporné žárovky za 1OO hodin při ceně 4,2 Kč za jednu kilowathodinu. Jarda (Jarda)
Odpověď: Pravděpodobně máte na mysli úspornou zářivku (může mít tvar klidně jako žárovka), která svítí stejně vydatně jako 125 W žárovka. Taková zářivka bude mít spotřebu okolo 28 W. Za sto hodin tedy spotřebuje (100 · 28 =) 2 800 watthodin neboli 2,8 kilowatthodin elektrické energie, za kterou při výše uvedené ceně zaplatíte necelých 12 Kč. Pokud místo úsporné zářivky použijete 125 W žárovku, spotřebujete 12,5 kWh energie a zaplatíte za ni 52,5 Kč.
Pro představu: 2,8 kWh je něco málo přes 10 MJ - a je to zhruba stejné množství energie, jako spotřebuje běžný člověk (v podobě jídla) za jeden den života. Tuto energii může získat například snězením necelých 10 tatranek.
