8_μεταβολές σωμάτων_αισθητή_λανθάνουσα θερμότητα

+2

No comments posted yet

Comments

Slide 1

Α΄ τάξη ομάδα προσανατολισμού ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ Αρχές Μηχανολογίας Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02 14ο εσπερινό ΕΠΑ.Λ. Θεσσαλονίκης Μεταβολή της Κατάστασης των Σωμάτων Αισθητή & Λανθάνουσα Θερμότητα

Slide 2

οι τρεις καταστάσεις των σωμάτων 1. Στερεά (πάγος) 2. Υγρή (νερό) 3. Αέρια (υδρατμός) Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 3

τήξη των σωμάτων τήξη: το φαινόμενο της μεταβολής του στερεού σώματος σε υγρό π.χ. το λιώσιμο του πάγου σε νερό ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: 1. η τήξη ενός στερεού σώματος συμβαίνει πάντα με την προσθήκη θερμότητας 2. η θερμοκρασία τήξης είναι χαρακτηριστική για όλα τα σώματα και παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια της μεταβολής εφόσον η πίεση παραμένει σταθερή για την τήξη 1 kgr πάγου σε ατμοσφαιρική πίεση απαιτείται προσθήκη θερμότητας 80 kcal. Η θερμοκρασία τήξης είναι 0 οC Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 4

πήξη των σωμάτων πήξη: το φαινόμενο της μεταβολής του υγρού σε στερεό σώμα π.χ. η στερεοποίηση του νερού σε πάγο ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: 1. η πήξη ενός υγρού σώματος συμβαίνει πάντα με την αφαίρεση θερμότητας 2. η θερμοκρασία πήξης είναι χαρακτηριστική για όλα τα σώματα και παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια της μεταβολής εφόσον η πίεση παραμένει σταθερή για την πήξη 1kgr νερού σε ατμοσφαιρική πίεση απαιτείται αφαίρεση θερμότητας 80 kcal. Η θερμοκρασία πήξης είναι 0 οC Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 5

ατμοποίηση των υγρών ατμοποίηση : το φαινόμενο της μεταβολής του υγρού σε αέριο π.χ. η ατμοποίηση του νερού ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: 1. η ατμοποίηση ενός υγρού σώματος συμβαίνει πάντα με την προσθήκη θερμότητας 2. η θερμοκρασία ατμοποίησης είναι χαρακτηριστική για όλα τα υγρά σώματα και παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια της μεταβολής εφόσον η πίεση παραμένει σταθερή για την ατμοποίηση 1kgr νερού σε ατμοσφαιρική πίεση απαιτείται προσθήκη θερμότητας 539 kcal. Η θερμοκρασία ατμοποίησης είναι 100 οC Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 6

ατμοποίηση των υγρών 3. η θερμοκρασία ατμοποίησης λέγεται σημείο βρασμού ή θερμοκρασία κορεσμού 4. καθώς αυξάνεται η πίεση που πραγματοποιείται η μεταβολή, αυξάνεται και η θερμοκρασία ατμοποίησης και αντίστροφα ατμός νερό 120 οC P=2 atm νερό 130 οC P=2,7 atm ατμός ατμός νερό 90 οC P=0,7 atm ατμός νερό 100 οC P=1 atm σύνδεση με αντλία κενού Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 7

Θερμοκρασία ατμοποίησης των υγρών τα ψυκτικά υγρά ατμοποιούνται σε αρνητικές θερμοκρασίες! Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 8

συμπύκνωση των υγρών συμπύκνωση: το φαινόμενο της μεταβολής του αερίου σε υγρό π.χ. το φαινόμενο της βροχής (υγροποίηση των υδρατμών) ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ: 1. η συμπύκνωση ενός υγρού σώματος συμβαίνει πάντα με την αφαίρεση θερμότητας 2. η θερμοκρασία συμπύκνωσης είναι χαρακτηριστική για όλα τα αέρια και παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια της μεταβολής εφόσον η πίεση παραμένει σταθερή για την συμπύκνωση 1kgr νερού σε ατμοσφαιρική πίεση απαιτείται αφαίρεση θερμότητας 539 kcal. Η θερμοκρασία συμπύκνωσης είναι 100 οC Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 9

ειδική θερμότητα (c) ειδική θερμότητα (c): το ποσό της θερμότητας που χρειάζεται η μονάδα μάζας (1kg) του σώματος για να μεταβληθεί η θερμοκρασία του κατά 1Κ (=κατά 1oC) Μονάδες ειδικής θερμότητας (c) Διεθνές Σύστημα SI: kJ/kg.K Τεχνικό Σύστημα : kcal/kg.οC Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 10

η ειδική θερμότητα στις 3 καταστάσεις Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02 για κάθε σώμα, η ειδική θερμότητα (c) διαφέρει στις 3 καταστάσεις του 1 kg πάγου Q = 0,5 kcal -10 οC -9 οC Δt = 1oC 1 kg νερού Q = 1 kcal 10 οC 11 οC Δt = 1oC 1 kg ατμού Q = 0,46 kcal 109 οC 110 οC Δt = 1oC ατμοσφαιρική πίεση (p=1atm) c = 0,5 kcal/kg.οC c = 1 kcal/kg.οC c = 0,46 kcal/kg.οC

Slide 11

αισθητή θερμότητα αισθητή θερμότητα (Qs): το ποσό της θερμότητας που προστίθεται ή αφαιρείται από ένα σώμα μάζας m για να μεταβάλλει τη θερμοκρασία του από t1 σε t2, χωρίς να αλλάζει την κατάστασή του Qs = m . c . (t2 - t1) Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02 λέγεται «αισθητή» γιατί την αντιλαμβανόμαστε καθώς αλλάζει η ένδειξη του θερμομέτρου Δt = t2 - t1 Qs = m . c . Δt

Slide 12

50 kg νερού Qs 50οC 80οC Δt = 30oC = 1.500 kcal Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02 Παράδειγμα 1o : να βρεθεί το ποσό της θερμότητας που χρειάζονται τα 50kg νερού για να μεταβληθεί η θερμοκρασία από τους 50 oC στους 80 oC Δεδομένα: m=50kg t1= 50 oC t2= 80 oC c=1 kcal/kg.οC Qs= 50kg . 1kcal/kg.οC . (80 oC - 50 oC )=1.500 kcal Qs=m. c . (t2 - t1) αύξηση της θερμοκρασίας σημαίνει αισθητή θερμότητα Qs αισθητή θερμότητα

Slide 13

λανθάνουσα θερμότητα λανθάνουσα θερμότητα (qL): το ποσό της θερμότητας που πρέπει να προστεθεί ή να αφαιρεθεί από τη μονάδα μάζας (1kg) του σώματος για να αλλάξει η κατάστασή του μονάδες λανθάνουσας θερμότητας qL: Διεθνές Σύστημα (SI): kJ/kg Τεχνικό Σύστημα (TΣ): kcal/kg Αγγλοσαξονικό Σύστημα (IP): BTU/lb 1 kcal/kg = 4,187 kJ/kg ≈ 4 BTU/lb Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02 λέγεται «λανθάνουσα» γιατί την δεν την αντιλαμβανόμαστε καθώς η ένδειξη του θερμομέτρου παραμένει στην ίδια θέση για το νερό σε πίεση p=1atm πήξης ή τήξης: qL= 80 kcal/kg ατμοποίησης ή συμπύκνωσης: qL=539 kcal/kg

Slide 14

Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02 για κάθε σώμα, η λανθάνουσα θερμότητα τήξης (=πήξης) και ατμοποίησης (=συμπύκνωσης) είναι διαφορετική 1 kg Q = 80 kcal 0 οC Δt = 0 oC 1 kg Q = 539 kcal 100 οC ατμοσφαιρική πίεση (p=1atm) λανθάνουσα θερμότητα τήξης qL = 80 kcal/kg λανθάνουσα θερμότητα ατμοποίησης qL = 539 kcal/kg λανθάνουσα θερμότητα τήξης & ατμοποίησης πάγου νερού νερού ατμού Δt = 0 oC

Slide 15

λανθάνον (QL) & ολικό (Qtot) ποσό θερμότητας λανθάνον ποσό θερμότητας (QL): το ποσό της θερμότητας που προστίθεται ή αφαιρείται από ένα σώμα με μάζα m κατά τη διάρκεια της αλλαγής φάσης ενός σώματος QL =m . qL Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02 ολικό ποσό θερμότητας (Qtot): το άθροισμα της αισθητής και λανθάνουσας θερμότητας, που προστίθεται ή αφαιρείται από ένα σώμα με μάζα m Qtot = Qs + QL

Slide 16

ολικό ποσό θερμότητας (Qtot) Παράδειγμα 2o: να βρεθεί το συνολικό ποσό της θερμότητας (Qtot ) που χρειάζονται τα 50 kg νερού θερμοκρασίας 50 oC για να ατμοποιηθούν Δεδομένα: m=50kg t1= 50 oC tκορ= 100 oC c=1 kcal/kg.οC qL=539 kcal/kg Qs= 50kg . 1kcal/kg.οC . (100oC - 50oC )= 2.500 kcal QL= m . qL= 50kg . 539kcal/kg = 26.950 kcal Qtot = Qs + QL= 2.500 + 26.950 = 29.450 kcal Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02 Qtot = Qs + QL 50 kg Qs 50οC 100οC Δt = 50oC = 2.500 kcal QL = 26.950 kcal νερού ατμού

Slide 17

Θερμότητα που προστίθεται σε 1kg νερού Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02 Παράδειγμα 3ο: να υπολογισθεί το συνολικό ποσό θερμότητας (Qtot ) που πρέπει να χορηγήσουμε στο 1kg πάγου θερμοκρασίας -10oC για να μετατραπεί σε νερό θερμοκρασίας κορεσμού 100oC 1 kg Qs -10οC 0οC Δt = 10oC = 5 kcal QL = 80 kcal πάγου νερού Δt = 100oC 100οC Qs = 100 kcal πάγο -10οC → πάγο 0οC Qs = 1kg . 0,5 kcal/kg.οC . 10oC = 5 kcal Qs = m . c . Δt QL =m . qL πάγο 0οC → νερό 0οC QL= m . qL = 1kg . 80 kcal/kg = 80 kcal νερό 0οC → νερό 100οC Qs =1kg . 1 kcal/kg.οC . 100 oC = 100 kcal Qtot = 5 + 80+ 100 = 185 kcal

Slide 18

Θερμότητα που προστίθεται σε 1kg νερού -10 0 10 20 100 110 T (oC) Q (kcal) 5 kcal μετατροπή 1kg πάγου θερμοκρασίας -10οC σε ατμό 110οC Α: πάγος θερμοκρασίας -10 οC Β: πάγος θερμοκρασίας 0 οC + 5 kcal Α Β Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 19

Θερμότητα που προστίθεται σε 1kg νερού -10 0 10 20 100 110 T (oC) Q (kcal) 5 kcal 80 kcal μετατροπή 1kg πάγου θερμοκρασίας -10οC σε ατμό 110οC Β: πάγος θερμοκρασίας 0 οC Γ: νερό θερμοκρασίας 0 οC + 80 kcal Α Β Γ Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 20

Θερμότητα που προστίθεται σε 1kg νερού -10 0 10 20 100 110 T (oC) Q (kcal) 5 kcal 80 kcal 100 kcal μετατροπή 1kg πάγου θερμοκρασίας -10οC σε ατμό 110οC Γ: νερό θερμοκρασίας 0 οC Δ: νερό θερμοκρασίας 100 οC + 100 kcal Α Β Γ Δ Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 21

Θερμότητα που προστίθεται σε 1kg νερού -10 0 10 20 100 110 T (oC) Q (kcal) 5 kcal 80 kcal 100 kcal 539 kcal μετατροπή 1kg πάγου θερμοκρασίας -10οC σε ατμό 110οC Δ: νερό θερμοκρασίας 100 οC Ε: ατμός θερμοκρασίας 100 οC + 539 kcal Α Β Γ Δ Ε Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 22

Θερμότητα που προστίθεται σε 1kg νερού -10 0 10 20 100 110 T (oC) Q (kcal) 5 kcal 80 kcal 100 kcal 539 kcal 4,6 kcal μετατροπή 1kg πάγου θερμοκρασίας -10οC σε ατμό 110οC Ε: ατμός θερμοκρασίας 100 οC Ζ: ατμός θερμοκρασίας 110 οC + 4,6 kcal Α Β Γ Δ Ε Ζ Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 23

Θερμότητα που προστίθεται σε 1kg νερού -10 0 10 20 100 110 T (oC) Q (kcal) 5 kcal 80 kcal 100 kcal 539 kcal 4,6 kcal μετατροπή 1kg πάγου θερμοκρασίας -10οC σε ατμό 110οC Qtot= 5 + 80 + 100 + 539 + 4,6 =728,60 kcal = 3.050 kJ Α Β Γ Δ Ε Ζ Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Slide 24

σας ευχαριστώ για την προσοχή σας Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Summary: Εξηγεί τις έννοιες της αισθητής και της λανθάνουσας θερμότητας κατά τη μεταβολή της κατάστασης των σωμάτων με κατάλληλα παραδείγματα, διαγράμματα και κινούμενες εικόνες (animations)

URL: