5º RAM-os kísérlet fagyasztja és olvasztja a vizet
A víz és a jég fagyása és olvadása Néhány következménye. Cikk: 2006. február, 2012. februárban helyreállt. Francisco Martín León és Miguel Martín del Río. Együttműködő. David Pascual Mielgo, Pasku
Francisco Martin Leon
A víz és a jég fagyása és olvadása
Néhány következménye
Cikk 2006. február, letöltve 2012 februárjában
Francisco Martin Leon
Miguel Martin del Rio
Együttműködő. David Pascual Mielgo, Pasku
Cél. Elemezze a víz és a jég fagyás- és olvadáspontjának változását
Nehézség. Lejön
Anyagok. Jégkockák a hűtőszekrényből, finom bőr vagy madzag, pohár víz, hideg víz, konyharuha és só
Időtartam. 5 perc.
Veszélyesség. Nulla Ha kiskorú vagy, csináld felnőttel.
Ez a kísérlet két részre oszlik.
I. Vegyünk két jégkockát és egy konyharuhát. Csatlakozzon a hűtőből éppen kivett jégkockákhoz, és tegye őket érintkezésbe sík felületükön. Nyomja rájuk a kezét, körülbelül egy percig védve magát a konyharuhával.
Mi történt a jégkockákkal, amikor befejezte a kísérletet? Miért?
II. Igyon egy pohár hideg csapvizet és egy vékony zsineget vagy zsineget. Mártsa be a szál középső darabját a vízbe, és távolítsa el. Tegyen egy jégkockát a pohár vízére: a jég lebegni fog. Tegye a nedves húrdarabot a jégre úgy, hogy a húr végei kijöjjenek az üvegből. A húr vagy kötél egy részének a jégen kell nyugodnia. Öntsön finom sót a húr azon részén, amely a jégen nyugszik. Hagyjon egy percet vagy tovább. Ez idő után vegye fel a cérna végeit és emelje meg.
Mi történt és miért?
Részt veszek a kísérletben
A fagyási hőmérséklet a nyomás függvénye az egykomponensű fázisváltozásoknál
A jégről vízre történő állapotváltozás termodinamikája azt mondja, hogy az olvadáspont a nyomás növekedésével csökken. Normál körülmények között a jég 0 ° C-on megolvad és megfagy, de ez nem történik meg, ha a rá gyakorolt nyomás emelkedik. A fagyás vagy olvadáspont csökkentése a jégre gyakorolt nyomással nagyon fontos bizonyos földi eseményeknél és víz-jéggel rendelkező hideg bolygóknál.
Amikor a két jégkockát állandó hőmérsékleten nyomjuk meg, akkor olvadnak, miközben kézzel növeljük a nyomást az érintkezési felületen. Ilyenkor az érintkezési felületek között egy kis vízzáró képződik, amely nem fagy meg, amikor a fagyáspont csökken.
A jégkockák felszabadításával a kezünk által kifejtett nyomásból visszatérünk a normál és a kezdeti viszonyokhoz: a nyomás csökken, a vízréteg újra megfagy, de ezúttal 0 ° C hőmérsékleten, mint kezdetben volt. Ha megnyomja a jeget, megolvad, és ha abbahagyja a víz nyomását, újra lefagy, és mindkét jégkockát összeköti a keletkezett kis mennyiségű felolvadt víz miatt.
Egy kis elmélet. Clapeyron egyenlete
A fagyáspont a víz-jég egyensúlyi rendszer nyomásával csökken. Ez a tény sok emberi tevékenységet és rendszert érint, néha észrevétlenül marad a szemünk előtt:
A nyomás és a hőmérséklet hatása
A Clapeyron-egyenlet lehetővé teszi az egykomponensű rendszer két fázis közötti egyensúlyi vonal meredekségének kiszámítását. Ez az egyenlet a termodinamika egyik alapja, és szabályozza az anyag fázisátmeneteit:
Amiben o a nyomás, T az a hőmérséklet, amelyen az átmenet bekövetkezik, ∆H a hőtartalom változása és ∆V az átmenet vagy a fázisváltás során bekövetkezett térfogatváltozás.
Ez az egyenlet a nyomás és az olvadás-megszilárdulás hőmérsékletének változásait viszonyítja a fázisváltozásban részt vevő hőhöz. A második tag értéke és jele megmondja, hogy a fázisváltozás hőmérsékletének változásai hogyan változnak, amikor módosítjuk a nyomást az átalakításban.