podchlazená voda

Anonym Nyqapim13.02.2020 19:23 Nahlásit
Dobrý den, mohl by mi prosím někdo vysvětlit tento příklad, není mi jasné co se děje, myslel jsem si, že když do podchlazené vody hodím led - krystalizační jádro - tak se všechna voda přemění na led. Tady je příklad: Za určitých podmínek lze vodu přechladit až na teplotu –10 °C, přičemž zůstává v tekutém stavu. Jaká hmotnost ledu vznikne z hmotnosti 1,20 kg takto přechlazené vody, jestliže vhozením kostky ledu způsobíme její ztuhnutí? Měrná tepelná kapacita vody je 4,18 kJ  kg–1  K–1, měrné skupenské teplo tání ledu je 332 kJ  kg–1. správná odpověď je 0,15kg...

Odpovědi

Přidat odpověď ▾

Diskuze

Anonym Jurefev13.02.2020 19:44 Nahlásit
Musíš vzít v úvahu, že tuhnutim vody v led se zároveň uvolňuje skupenské teplo tuhnutí vody a to celou soustavu ohřívá (něco jako když se aktivuje ohřívací pytlík) a jednu chvíli se soustava ustálí na teplotě 0°C, kdy je už led s vodou v rovnováze. Tuhle tepelnou bilanci je třeba zapsat jako rovnici, kde neznámá je konečná hmotnost ledu.
Anonym Nyqapim13.02.2020 20:03 Nahlásit
Aha děkuji takže těch zbylých 1,05kg je voda o teplotě 0 °C a ten led má taky 0 °C?
Anonym Jurefev13.02.2020 23:16 Nahlásit
jj, mělo by se to takhle nějak ustálit (zanedbáváme výměnu tepla s okolím a ten přihozený kousek ledu - měla by stačit i sněhová vločka 🙂)
Anonym Jurefev13.02.2020 23:21 Nahlásit
(samozřejmě záleží na konkrétních hodnotách měrného tepla té skupenské přeměny a měrného tepla vody - taky by to mohlo dopadnout tak, že vykrystalizuje všechna voda a teplota se ustálí někde nad tou výchozí, ale stále pod nulou. Takže tu výslednou nulu a směs led-voda odhadují podle vyspojlovaného řešení...)
Mezek14.02.2020 13:49 Nahlásit
Představíme si to tak, že se všechna voda ohřeje na 0°C. Na to bude potřeba
Q = 10*4,18*1,2 = 50,16kJ. Toto teplo dodá tuhnutí vody o hmotnosti
m(led) = 50,16/332 = 0,151kg.

OK?
Anonym Jurefev14.02.2020 15:16 Nahlásit
Ono to ale přesně takhle nebude, protože na nulu se ohřívá i vzniklý led a ten má jiné měrné teplo než voda (tuším, že menší). Takže přesný výpočet by byl ještě trochu složitější.
Anonym Nyqapim14.02.2020 16:16 Nahlásit
Jo děkuji, výpočet mi je docela jasný. Nerozumím proč při pokusech s podchlazenou vodou vytáhnou vodu v PETce z mrazáku klepnou s tím a celé to je led. Tady vychází, že se přemění jen část.
Mezek14.02.2020 16:38 (Upr. 14.02.2020 16:40) Nahlásit
Kdybys dal do misky teploměr (čidlo) a sledoval teplotu, pak u normální vody a normální misky by teplota klesala a někde blízko pod 0°C by se pokles teploty pozastavil, protože by voda tuhnula. Jako krystalizační zárodek, který by zabránil podchlazení by mohla posloužit nějaká nečistota nebo i škrábanec na stěně misky. Silně podchladit vodu není tak úplně jednoduchá. Náš pokus by pokračoval tak, že po nějaké prodlevě by se teplota dále snižovala postupně stále pomaleji až na těch -16 až -18°C. V tom původním pokusu podle zadání to bylo proto, že byla zamezena výměna tepla s okolím, takže uvolnění tepla skupenskou změnou ohřálo misku i s obsahem.

OK?
Anonym Nyqapim14.02.2020 17:26 Nahlásit
No moc ne. Nemůže to zmrznout celé, to by se uvolnilo moc tepla, tam není nic, co by to teplo odebíralo. Možná tím, že led má větší objem, tak to vypadá, že ho je hodně?
Mezek14.02.2020 19:24 Nahlásit
V okolí misky v mrazáku je -16 až -18°. Proč by takové okolí neodebíralo teplo z misky? A agregát mrazáku to vzniklé teplo odebere a vyčerpá do svého okolí.
Mezek15.02.2020 07:35 Nahlásit
Řekl bych, že na té ukázce nepracují s vodou, ale s přesyceným roztokem nějaké soli. Vhodnými solemi jsou octan sodný nebo thiosíran sodný. Aby podchlazená voda úplně ztuhla, musela by být podchlazená asi na -80°C.
Přidat komentář do diskuze ▾