Kedves Olvasó!
A korábbi bejegyzéseimben már sokat olvashattál a párolgás
folyamatáról illetve a szilárd anyagok folyadékokkal történő nedvesítéséről. Ha
esetleg lemaradtál ezekről, kellemes és hasznos böngészést kívánok a blogomhoz J
A következőekben a folyadékok pár alapvető tulajdonságáról,
illetve a kísérleti munkám szempontjából is releváns oldószerekről olvashatsz
ismeretterjesztő bejegyzéseket, melyeket konzultáció keretében tanár szakos
hallgatók készítettek.
Üdvözlettel: Tóth Ildi
Kontakt: ildiko.toth@chem.u-szeged.hu
17_Folyadékok tulajdonságai-3
A folyadékok termodinamikai tulajdonságai
A termodinamika, más
szóval hőtan, az energiaátalakulásokkal foglalkozik. A folyadékoknál itt a
halmazállapot változásokkal fogok foglalkozni.
Példák folyadékok halmazállapot változására
(párolgás/forrás, olvadás)
Egy magára hagyott
termodinamikai rendszerben a rendszer
egyensúlyi állapotba kerül egy idő után. Ekkor a hőmérséklet és nyomás egy
állandó szinten van. Ekkor a körülményektől fog függeni, hogy az adott folyadék
milyen halmazállapotban van jelen. Fontos, hogy minden folyadék másképp
viselkedhet ugyanazon körülmények között. A halmazállapot változásokat adott
körülmények változtatása mellett úgynevezett fázisdiagramokban lehet ábrázolni. A diagramról leolvasható, hogy a
folyadék adott körülmények között milyen halmazállapotot vesz fel. Az ábráról látszik, hogy a hőmérséklet és
nyomás szerepel a diagram x és y tengelyén. Az ábra értelmezéséhez nézzük meg
mi micsoda.
A víz fázisdiagramja
A piros, kék és zöld vonalak az ábrán az úgynevezett
fázisátmenetek, egyszerűbben itt alakul át az adott anyagunk egyik
halmazállapotból a másikba. Ez azt is jelenti, hogy a vonal menti körülmények
mellett egyszerre kettő halmazállapotban is jelen van az anyagunk. A zöld vonal
a szilárd-folyékony átmenet, a piros a szilárd-légnemű átmenet, míg a kék a
folyékony-légnemű átmenet.
A három vonal
találkozásánál található a hármas pont.
A hármaspont jelöli azokat körülményeket (hőmérséklet, nyomás), amelyek mellett
a folyadék mind a három halmazállapotban egyszerre van jelen.
A folyadék és gáz
fázishatára (kék vonal) nem folytatódik a végtelenségig. A fázishatár végén a kritikus pont található, ami azt
jelenti, hogy nagyon magas hőmérséklet és nyomás mellett a folyadék-, és
gázfázisok megkülönböztethetetlenné válnak a szuperkritikus folyadékban.
Fontos megemlíteni, hogy
megfelelő értelmezés mellett a folyadékok tulajdonságai magyarázhatóak,
leolvashatóak a fázisdiagramról. Például a legtöbb anyag fázisdiagramján a
szilárd-folyékony fázishatárnál pozitív meredekség van. Tehát az olvadáspont a
nyomással növekszik, de ez csak abban az esetben igaz, ha a szilárd fázis
sűrűsége nagyobb a folyadék fázisénál. Ha a sűrűség fordított, mint a víz
esetében akkor a fázisdiagramon negatív meredekség lesz.
A víz fázisdiagramjának
pontos ismerete nélkül is rendelkezünk ezen információkkal a mindennapi életben. Gondoljunk csak a
vízre és annak halmazállapot változásaira. Sokak számára köztudott információ
például, hogy a hegymászók körülbelül 60 °C körül már forralják a vizet, amit
úgy nyernek, hogy a körülöttük lévő havat összegyűjtik (ez lesz az ivóvizük).
Ez egyszerűen magyarázható, hisz a hegyekben kisebb a légnyomás tehát a víz
alacsonyabb hőmérsékleten tud forrni.
Tehát a fázisdiagram
ismeretében megmondható egy folyadék olvadás, forráspontja adott nyomás
mellett. A fázis diagram, ami itt szerepel csak kétdimenziós, de lehet
háromdimenziós is, ekkor a harmadik tengelyen a fajlagos térfogatot szokták
feltüntetni.
Záró gondolatként fontos
megemlíteni, hogy egyéb termodinamikai tulajdonságok is vannak, és ezeket
szintén lehet ábrázolni, de most ennél jobban nem mélyedek el a
termodinamikában J
Szabó Boglárka
Matematika – kémia
osztatlan tanári szakos hallgató
