4 Var vody za sníženého a zvýšeného tlaku.pdf - FBMI
4 Var vody za sníženého a zvýšeného tlaku.pdf - FBMI
4 Var vody za sníženého a zvýšeného tlaku.pdf - FBMI
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Úloha 4. <strong>Var</strong> <strong>vody</strong> <strong>za</strong> <strong>sníženého</strong> a <strong>zvýšeného</strong> <strong>tlaku</strong><br />
Úkoly měření<br />
1) Změřte výpárnou teplotu <strong>vody</strong> jako funkci <strong>tlaku</strong> při zvyšování <strong>tlaku</strong> nad hodnotu<br />
atmosferického <strong>tlaku</strong>.<br />
2) Změřte výpárnou teplotu <strong>vody</strong> jako funkci <strong>tlaku</strong> při snižování <strong>tlaku</strong> pod hodnotu<br />
atmosferického <strong>tlaku</strong>.<br />
3) Vypočtěte výparné teplo <strong>za</strong> různých teplot a tlaků.<br />
4) Extrapolací zjistěte body varu pro výšku 0 m nad mořem, na vrcholu Mount Everestu<br />
a u hladiny Mrtvého moře (- 420 m.n.m.).<br />
5) Zhodnoťte dosažené výsledky a uveďte hlavní příčiny nepřesností měření.<br />
Princip úlohy<br />
Souprava umožňuje měření varu <strong>vody</strong> <strong>za</strong> <strong>sníženého</strong>/<strong>zvýšeného</strong> <strong>tlaku</strong>. Voda je u<strong>za</strong>vřena<br />
tlakové v baňce, ve které je možno zvyšovat/ snižovat tlak pomocí ruční pumpy. Voda může<br />
být ohřívána ve vodní lázni do 100°C, nebo pomocí IR zářiče. Je možno odečítat tlak a teplotu<br />
<strong>vody</strong> uvnitř baňky a sestavit tak závislost teploty varu <strong>vody</strong> na <strong>tlaku</strong>. Može být určeno<br />
výparné teplo pro různé tlaky a teploty.<br />
Popis soupravy a příprava měření<br />
Před měřením <strong>za</strong>pojte ruční pumpu do požadované konfigurace (zvyšování/ snižování <strong>tlaku</strong>).<br />
Systém se ovládá stlačováním pístu v pracovním objemu cca 15 ml. V sacím potrubí je<br />
umístěn pojitný kohout, který je třeba před měřením otevřít. Pro měření použijte<br />
destilovanou vodu zbavenou vzduchu (prošlou varem)<br />
1
Postup měření<br />
<strong>Var</strong> <strong>vody</strong> <strong>za</strong> <strong>zvýšeného</strong> <strong>tlaku</strong>:<br />
Do baňky nalijte předehřátou destilovanou vodu a baňku u<strong>za</strong>vřete. Otevřete skleněný<br />
kohout a systém přes ruční pumpu <strong>za</strong>vzdušněte. Zjistěte vstupní teplotu. Ohřívejte ve vodní<br />
lázni do teploty 100°C. Jakmile <strong>za</strong>čne voda vřít, nebo se teplota již nezvyšuje u<strong>za</strong>vřete<br />
<strong>za</strong>vzdušňování a pokračujte pomalu v ohřevu IR zářičem. Zvyšte tlak v systému a pozorujte<br />
kdy dojde k projevům varu. Postupujte s ohřevem pomalu a nepřekračujte tlak 0,1 MPa!<br />
<strong>Var</strong> <strong>vody</strong> <strong>za</strong> <strong>sníženého</strong> <strong>tlaku</strong><br />
Připravte si destilovanou vodu zbavenou vzduchu (cca 100 ml, varem po dobu cca 10 min.)<br />
Následně vodu zchlaďte. Naplňte baňku připravenou vodou. Přenastavte ruční pumpu na<br />
vakuový režim. Otevřete pojistný ventil a vakuujte baňku na co nejnižší tlak. Postupně<br />
zvyšujte teplotu a sledujte kdy dojde k varu. Systém <strong>za</strong>vzdušněte a měření opakujte pro<br />
slabší vakuum (je možno provést i průběžně) a vyšší teplotu. Pro ohřev použijte vodní lázeň.<br />
Teoretický základ řešené úlohy<br />
Fázový přechod mezi dvěma stavy je popisován Clasius-Clapeyronovou rovnicí:<br />
kde levá část rovnice představuje změnu <strong>tlaku</strong> p při změně teploty T, l je měrné skupenské<br />
teplo a ΔV je změna objemu při fázové změně.<br />
Úpravou vztahu dostaneme výraz pro skupenské teplo:<br />
Zapíšeme-li Claucius-Clapeyronovu rovnici do tvaru<br />
pak je vidět, jakým způsobem se mění teplota, při které dochází k fázové změně, v závislosti<br />
na <strong>tlaku</strong>. Při zvýšení <strong>tlaku</strong>, tedy dp > 0, se teplota, při níž dojde k fázové změně zvýší pro<br />
látky, u kterých se objem při fázové změně zvětšuje, tzn. V2 > V1. Pokud se objem látky při<br />
fázové změně zmenšuje, bude se při zvyšování okolního <strong>tlaku</strong> teplota fázové změny snižovat.<br />
2<br />
,
Graf 1. Experimentální křivka, jedná se o přirozený logaritmus výparného <strong>tlaku</strong> jako<br />
reciproká funkce teploty (1/T) pro tlaky (0,01 až 4) Mpa s vyznačením bodu varu <strong>za</strong><br />
atmosferického <strong>tlaku</strong>.<br />
3
Change language