Termodynamika a fazove vlastnosti jednosložkových soustavy
Výpočet Td
funkcí vody
ŕ).
^ r ( > / y —-H-----.
Zo\s*J prechod iM~LÍMt^
Ž.
dfl^ ■--'
ty
s-
(ľ—
G(liquid)-G(gas)
List5
I
101325 1094310 2087295 3080280 4073265 5066250
298,15 23240,29 17359,36 15776,46 14829,64 14154,83 '13631,31
306,8925 17294,57 11240,52 9610,641 8635,512 7940,374 7401,576
315,635 12202,74 5975,58 4298,718 3295,277 2579,811 2025,142
324,3775 7965,122 1564,843 -158,998 -1190,75 -1926,55 -2497,09
333,12 4582,002 -1991,39 -3762,21 -4822,28 -5578,4 -6164,81
341,8625 2053,664 -4692,85 -6510,65 -7599,02 -8375,47 -8977,76
350,605 380,3713 -6539,26 -8404,03 -9520,72 ^1Q317£ ^10935,7
359,3475 ■43T623 -7530,37 -9442,12 -10587,1 -11404,2 -12038,3 "
> 368,09 JOOjOZS -7665,94 -9624,67 -10798 -11635,4 -12285,3
376,8325 493,2325\ -6945,74 -8951,46 -10153,1 -11010,8 -11676,6
385,575 2242,528* -5369,56 -7422,26 -8652,19 -9530,29 -10211,9
394,3175 4848,015, -2937,19 -5036,87 -6295,11 -7193,53 -7891,04
403,06 8309,893 351,5698 L-1795,08 -3081,64 -4000,39 -4713,77 [ -679,918
411,8025 12628,35 4496,913 2303,282 988,415 49,33443
420,545 17803,57 9499,019 7258,409 5915,231 4955,822 4210,698
429,2875 23835,73 15358,06 13070,47 11698,98 10719,25 9958,251
438,03 30725 22074,21 19739,64 18339,84 17339,78 16562,91
446,7725 38471,53 29647,63 27266,08 25837,97 24817,57 24024,83
455,515 47075,48 38078,46 35649,93 34193,51 33152,78 32344,18
464,2575 56537 47366,86 44891,36 43406,62 42345,57 41521,09
473 , 66856.23 57512.97 54990.49 53477.44 52396.06 51555.71
I Fázové diagramy a termodynamické funkce různých kapalin:
Water Steam http://fluidproperties.blogspot.cz/ T empůťatufů-Entropy-Diagr&m
Eniropy in hJ ■■ (Kg x K)
Temperature vs. specific entropy phase diagram for water/steam. In the area under the red dome, liquid water and steam coexist in equilibrium. The critical point is at the top of the dome. Liquid water is to the left of the dome. Steam is to the right of the dome. The blue lines/curves are isobars showing constant pressure. The green lines/curves are isochors showing constant specific volume. The red curves show constant quality.
Read more:
: //www, answers .com/ topic/ phase- diagram#ixzz2fhevbptD
Závěry k příkladu H20 (platí obecně)
PITO d*Ý\ šhloiUi ^ Ju/toÍ2.t?
Q) {Qh£&zchÍj(ôi/£ křivky pfeféi CA■ C0 G$ úé(+v*íi'
V soufaeth! cích ji * T khaki cl ~f^?cisý' cA ol/#e/r
i/ O
lf>(a.CT' Imo{ kti4t'ck*£ ^ ^
7. Molární Gibsova energie je pro čistou látku rovna jejímu Chemickému potenciálu.
Text konzistence TD d
Jednosložkové fázové
diagramy
• H20
(t) < Mt
(O, > (v-)e
C02
Phase Diagram for
sublimation point
-78.5-56.6 31.1
Temperature (°C)
FD železa
2,000
2000-
1600-
T200-
800-
S.
400-
Liquid iron
o
"ctí 1,000
CD Q_
.(D
-iron
Ferro
magnetism
Y - iron
a-trón
e -iron
0 25 50 75 TOO 125 150 175 Pressure, kbar
Incipient
antiferromagnetism?
Superconductivity
20 40 Pressure (gigapascals)
Predikce fází
60
Klasifikace fázových přechodů
Volume, V
Enthalpy, H
Chemical potential, \i
nudí
Entropy, S
capacity, C
Temperature, T
TD Kritérium 1. řádu:
Jeli FT provázena skokovou změnou objemu a entropie jde o FT 1. řádu
10-1
9
8
m 7
CL
I 6 u
I 5
m
o. 4 3 2 1
Příklady ŕechodu 1. druhu
Přemístění složek, atomů, iontů, atd.
Stish ovite
Coesite
a-Quartz
H-Tiidymite
fi-Quadz B-Cri sto balíte
\ Silica Melt
-M.
200 400 /B00 800 / 1000 1200 1400
573*C
eľo'c
300
250
200
150
100
50
E
Qr
TJ
O
Q.
Q.
IQ
1000 1800 2000
1470*C 1705*C
temperature [°C]
SÍ02
Galium Tm=29,7645 ° C, (302,9145 K)
Pravidla pro změny entropie fázových přechodů
Trountovovo pravidlo:
Richardsovo pravidlo:
Ä5.
AH
mel
m e 1 11 n g
T
9.2 J/mol... .prvky s kovovou vazbou I 21-29 J/mol.... anorganické sloučeniny 37-59 J/mol.......nízkomolekulární organické látky
FD Uhlíku
1000.00
0 1
4
6
a 9 io
íoo.oo b-
^3 10.00 z metastable graphite
£ 1.00 b-
m
CD
U
0.10 k-
0.01
-i -LI
i i i i
i i i i
i i i i
i i i i I i i i i
i i i i
i i i i
i i i i
10
7
mátal ?
diamond. +
diamond x
10
6
grapliifce -i- / metastable diamond /
■Q
"d
eI 105 3
p: "-s
/
/
10
4 -P
/
liquid
/
/
/
/
/
/
-i 10* S
10'
i -1 i i i i i i i i i i i i i i i i i f i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i
O 1
6
a q io
10
Temperature, in 10 K
Vznik diamantu
Na Zemi
mi -5
Na jiných planétach
http: //www. daily g alaxy. com/my_ weblog/2007/11/a-diamond-bigge.html
http://www.amnh.org/exhibitions/permanent-exhibitions/earth-
and-planetary-sciences-halls/morgan-memorial-hall-of-
gems/hall-of-gems-promos/for-educators/where-do-diamonds-
Příklady přeměn 2 druhu
Změny symetrie
Uspořádávací přeměny
T> 5S0°C (Curi e Tern p e ratu re)
T< 5S0°C (Curie Temperature)
Supravodivost He
80 70 o £ 60 Í£ o* 40 30 on
}
/
-6 -4 -: 1 0 +2 +4 +í
[T- Tx)/mK
The X-curve for helium,
100
10
*
g> 1
3
(fí oint, A i o
He-(su flui II ser-d) Gas
/ ^Tri po ple int
6
Temperature, 7/K
Supravodivá oblast helia
Clausius-Clapeyronova rovnice
0 bac va ôd\šú^l€(ňí Ceků if u i
U* plosi G%hhl- -
C-(r. t>) - p a 6Y"W*>)
Pressure 1 a tm
d I **4
Temperature
[Vr Joj Uk<Ĺ to* bi{ pMf;
A.
P h
^ far A _ ?!
melting
Vliv p a T n fázové
transformace
_K
to c
Lovv\. /
pressure
Solid ^
(a)
Temperature, T
i
solid i \. I \ I \ \ : as^ i * -tiquid
temperature Tm TB
High pressure
o o.
o
Liquid
Solid/
Low^Ov \ \
pressure
(b)
r/«-rf
Temperature, T
a) Vm(s)Vm(l) (anomálie vody !!!!)
Obyčejná vod
The Crystal Lattice Structure of Ice
Tetrahedral Electron Pair Geometry
Gibbsova
energie
|i|i^p||| P= 1 Atm
:ent
o
Clen J:fÄl||§^- v- ' Vapour
O
"E
O ^ISfe^ \
BÄfti|/Liquíd-- Vapour
iilSl^lpA..-stable stable
Temperature, T
ag =v
*py - -p
1 TPa Tlak
1 GPa
1 MPa
lkPa
lPa
--tf]
TX V T Kapa ina
k-
Ic lh
XI
pára
led
-1 ,- i i i i -
100
200
300
400
500
600
700 S00 Teplota [K]
Kritický bod g-l vody
2,0x103
647 K
400 500 Temperature, K
10 Pa
K 50 K 100 K 150 K 200 K 250 K 300 K 350 K 400 K 450 K 500 K 550 K 600 ^Temperature
■10 Mbar
IMbar
-1-:-1 i-
-250 ""C -200 "C -150 ""C -100 "C -50 "C
-100 kbar
10 kbar
lkbar
100 bar
10 bar
100 rnbar
10 rnbar
rnbar
100 |jbar
t-■-1-1-'ÍO pbar
C 50 ""C 100 ""C 150 ""C 200 ""C 250 "C 300 nC 350 "C
P-T-Vm projekce
m projekce
M o lá r ní objem kapalné á plynné iéze (tuhá není vynesena)
3ŮÚ TI*
Nerovnovážné přeměny
Přeskočení fáze
Přeskočení na metastabilní fázi
Metastabil ní FD síry:
151°, 1288 atmJ(D
essi / / liquid /
o. rhombic / .f \ /
1 atm, / é y ____________ / ^C£f t X
101 KPa 5x10^ atm 10"4 atm u^y
y gas i
http://chemwiki.uc davis.edu/Wikitext s/Simon_Fraser_Ch e m 1 % 3 AL o w e r/St ates_of_Matter/Ch anges_of_State
Anomálie vody :
tt\: //w ww. 1 s b u. acAk/water/explan^html
The heat of fusion of water with temperature exhibits a maximum at -17° C Water has over twice the specific heat capacity of ice or steam The specific heat capacity (CP and CV) is unusually high The specific heat capacity CP has a minimum at 36° The specific heat capacity (CP) has a maximum at about -45° C The specific heat capacity (CP) has a minimum with respect to pressure
The heat capacity (CV) has a maximum High heat of vaporization High heat of sublimation High entropy of vaporization The thermal conductivity of water is high and rises to a maximum at about
130° C
Out of tňe Bosom of the Jiirf Iff Outoftňtcfoud-foQfsofherfr Over tfte woodbinds Brown and,-Over tfie ňarvest-fiefd förmig::, Silent, and soft, attďs&w (Descends the snow.
- Katry 'Wadsworth Longfellow (1807-1882)*
Diskuse
Plates
0.3
^0 0.2
C Dendrites O
to CL
Columns
Needles
Hollow columns
Plates
Dendrites
Sectored plates
ilSolid
prisms
OSolid plates
Columns and Plates
Water saturation
Columns
ID
IS
-20
-25
-30
~~i— -35
32
20
10
0~
~~l—
ID
-20
r
30
Temperature
F°
Fázové přeměny mimo Zemi
100
80
g eoH
CC
40-
20-
0-1
- RH
ice
http://www.astroblogs.nl/2015/0 ó/23/vormt-zout-de- sleutel-tot-het-magnetisme-van-uranus-en-neptunus/
liquid water
Sodium perchlorate (NaCl04)
http://ciresl .colorado.edu/sci ence/groups/tolbert/people/g ough/index.html
H Metal Liquid metal
H2
gas
Critical point
H2 ^liquid
solid * Tripeipoint i H i
........i ........ ■ 9as i ........1 ........L ........1
10 10 10
Temperature [K]
10"
10°