ΕΞΙΣΩΣΗ CLAUSIUS-CLAPEYRON ΘΕΩΡΙΑ

Σχετικά έγγραφα
ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ

6.2. ΤΗΞΗ ΚΑΙ ΠΗΞΗ, ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΕΣ

ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΘΕΩΡΙΑ

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. α. Χρησιμοποιώντας τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο έχουμε : J J J

Θεωρητική Εξέταση. Τρίτη, 15 Ιουλίου /3

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 11: Μεταπτώσεις πρώτης και δεύτερης τάξης. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Δ Θέμα ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Β Θέμα ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΑΕΡΙΟ VAN DER WAALS ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΕΞΙΣΩΣΗ VAN DER WAALS ΘΕΩΡΙΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών

2 mol ιδανικού αερίου, η οποία

ΘΕΡΜΙΚΕΣ & ΨΥΚΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΘΕΩΡΙΑ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 04/01/2014

V (β) Αν κατά τη μεταβολή ΓΑ μεταφέρεται θερμότητα 22J από το αέριο στο περιβάλλον, να βρεθεί το έργο W ΓA.

F 2 ( F / T ) T T. (β) Να δείξετε ότι µετασχηµατισµός Legendre της J(1/T,V) που δίνει το

Διαγώνισμα B Λυκείου Σάββατο 09 Μαρτίου 2019

ΘΕΜΑ A. 4. Η πρόταση «Δε μπορεί να κατασκευαστεί θερμική μηχανή με συντελεστή απόδοσης = 1» ισοδυναμεί με. α. Την αρχή της ανεξαρτησίας των κινήσεων.

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ Πρόκειται για τρόπο μεταφοράς ενέργειας από ένα σώμα σε ένα άλλο λόγω διαφοράς θερμοκρασίας. Είναι διαφορετική από την εσωτερική (θερμική)

Enrico Fermi, Thermodynamics, 1937

Επανάληψη των Κεφαλαίων 1 και 2 Φυσικής Γ Έσπερινού Κατεύθυνσης

ΕΝΤΡΟΠΙΑ-2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ-ΚΥΚΛΟΣ CARNOT

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ - ΕNTΡΟΠΙΑ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / B ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ Μ.-ΑΓΙΑΝΝΙΩΤΑΚΗ ΑΝ.-ΠΟΥΛΗ Κ.

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΘΕΜΑ 4

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α (ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 04/01/2014

Υπεύθυνοι Καθηγητές: Γκαραγκουνούλης Ι., Κοέν Ρ., Κυριτσάκας Β. B ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Ζήτημα 1 0. Επώνυμο... Όνομα... Αγρίνιο 1/3/2015. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση

Προσανατολισμού Θερμοδυναμική

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 10: Ισορροπίες φάσεων. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Κεφάλαιο 20. Θερμότητα

[6] Να επαληθευθεί η εξίσωση του Euler για (i) ιδανικό αέριο, (ii) πραγματικό αέριο

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Για τα έργα και που παράγει το αέριο κατά τις διαδρομές και, αντίστοιχα, ισχύει η σχέση: α. β. γ. δ. Μονάδες 5. p A B O V

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΦΑΣΕΩΝ ΑΠΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ

2.6 Αλλαγές κατάστασης

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ-2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΜΕΡΟΣ Β Η ΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΩΝ ΑΠΛΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

M V n. nm V. M v. M v T P P S V P = = + = σταθερή σε παραγώγιση, τον ορισµό του συντελεστή διαστολής α = 1, κυκλική εναλλαγή 3

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΙΣΟΧΩΡΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

Θερμοδυναμική. Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής

β) Ένα αέριο μπορεί να απορροφά θερμότητα και να μην αυξάνεται η γ) Η εσωτερική ενέργεια ενός αερίου είναι ανάλογη της απόλυτης

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

2. Να αποδείξετε ότι δυο ισόθερμες καμπύλες δεν είναι δυνατό να τέμνονται.

Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις. Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι

2. Ασκήσεις Θερµοδυναµικής

ΛΥΣΕΙΣ. µεταφορική κινητική ενέργεια του K η θερµοκρασία του αερίου πρέπει να: β) τετραπλασιαστεί δ) υποτετραπλασιαστεί (Μονάδες 5) δ) 0 J

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΙΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ/ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Φυσική Προσανατολισμού Β Λυκείου Κυριακή 6 Μαρτίου 2016 Θέμα Α

Το παραγόµενο έργο είναι µεγαλύτερο στη µεταβολή β. Η προσφερόµενη θερµότητα είναι µεγαλύτερη στη µεταβολή β

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

. ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

Να γράψετε στο τετράδιο σας την σωστή απάντηση στις παρακάτω ερωτήσεις.

12 η Διάλεξη Θερμοδυναμική

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / ΣΕΙΡΑ: 1η ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 29/12/12 ΛΥΣΕΙΣ

διαιρούμε με το εμβαδό Α 2 του εμβόλου (1)

3ο ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Θερµοδυναµική/Ιδανικά Αέρια. Ενδεικτικές Λύσεις. Θέµα Α

ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Β Θέμα ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΕΡΙΩΝ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Κεφάλαιο 4 Καταστάσεις της Ύλης: Αέρια, Υγρά και Στερεά

ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΕΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΘΕΩΡΙΑ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

Φυσική Προσανατολισμού Β Λυκείου Κεφάλαιο 2 ο. Σύντομη Θεωρία

Τμήμα Χημείας Μάθημα: Φυσικοχημεία Ι Εξέταση: Περίοδος Ιουνίου (21/6/2017)

ΦΥΣΙΚΗ. Θερμοδυναμική Ατομική-Πυρηνική

ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2016

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Μαρία Κωνσταντίνου. Τρίτη Διάλεξη ΟΙ ΤΡΕΙΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΟΙ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥΣ. Στη φύση τα σώματα κατατάσσονται σε τρεις κατηγορίες:

ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ

β) διπλασιάζεται. γ) υποδιπλασιάζεται. δ) υποτετραπλασιάζεται. Μονάδες 4

Φυσική Κατεύθυνσης Β Λυκείου.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΚΑΘΑΡΩΝ ΟΥΣΙΩΝ.

ΕΠΙΛΟΓΗ ΘΕΜΑΤΩΝ ΠΑΝΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1&2

Επιλεγμένα θέματα Κλωστοϋφαντουργικής Φυσικής

Φάσεις μιας καθαρής ουσίας

2. Ορισµένη µάζα ενός ιδανικού αερίου πραγµατοποιεί τις παρακάτω

V P P. [3] (α) Να δειχθεί ότι για ένα υδροστατικό σύστημα ισχύει: P V

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑ (7 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ)

Θερμοκρασία - Θερμότητα. (Θερμοκρασία / Θερμική διαστολή / Ποσότητα θερμότητας / Θερμοχωρητικότητα / Θερμιδομετρία / Αλλαγή φάσης)

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 13 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

1 IΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ 1.1 ΓΕΝΙΚΑ

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

3. Ν αποδειχθεί ότι σε ιδανικό αέριο : α=1/t και κ Τ =1/Ρ όπου α ο συντελεστής διαστολής και κ T ο ισόθερµος συντελεστής συµπιεστότητας.

Θερμοδυναμική. Ενότητα 5: 2 ος Νόμος Θερμοδυναμικής. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

Ο δεύτερος νόμος Παραδείγματα αυθόρμητων φαινομένων: Παραδείγματα μη αυθόρμητων φαινομένων: συγκεκριμένο χαρακτηριστικό

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

1. Παράρτηµα. Θερµοδυναµικής της ατµόσφαιρας

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΤΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ- ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

5,2 5,1 5,0 4,9 4,8. Συµπιεστοτητα (10-10 Pa -1 ) 4,7. k T 4,6 4,5 4,4. k S 4,3 4,2. Θερµοκρασια ( 0 C)

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΜΕ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΙΣ Μ.Ε.Κ. Μ.Ε.Κ. Ι (Θ)

ΜΕΡΟΣ Α ΝΟΜΟΙ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ-ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΦΑΣΗΣ ΥΓΡΟΣΚΟΠΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΙΝΩΝ

Transcript:

ΕΞΙΣΩΣΗ CLAUSIUS-CLAEYRON ΘΕΩΡΙΑ Περιεχόμενα 1. 3D Διάγραμμα Φάσης 2. Λανθάνουσα θερμότητα 3. Εξίσωση Clausius Clapeyron 4. Συμπιεστότητα 5. Θερμική διαστολή 6. Θερμοχωρητικότητα 1

στερεό στερεό+υγρό υγρό 1. 3D Διάγραμμα Φάσης Μία τυπική μορφή ενός 3D διαγράμματος φάσης φαίνεται στο σχήμα, η μορφή των επιφανειών εξαρτάται από τις ιδιότητες του υλικού, υπάρχουν όμως κοινά γνωρίσματα για τις διάφορες κατηγορίες υλικών. C Οι έντονες γραμμές ορίζουν τα σύνορα που παριστάνουν τις διάφορες φάσεις. Τ Τ Προβολή διαγράμματος φάσης στο επίπεδο - V Η έντονη γραμμή που περνάει από τα σημεία Τ και Τ (τριπλή γραμμή) είναι η τομή των περιοχών δύο φάσεων, κατά μήκος αυτής υπάρχουν σε ισορροπία και οι τρεις φάσεις στερεά, υγρή αέρια. Για μία ουσία (καθαρή) ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να υπάρχει μόνο σε μία και Τ, για τον λόγο αυτό η προβολή της γραμμής πάνω στο επίπεδο θα είναι ένα σημείο (τριπλό σημείο). κρίσμο σημείο υγρό+αέριο Τριπλή γραμμή στερεό+αέριο Ακόρεστο αέριο αέριο V 2

Μη υγροποιούμενο αέριο Προβολή διαγράμματος φάσης στο επίπεδο - C Στερεό Υγρό C C Ρευστό Οι γραμμές παριστάνουν τα σύνορα των φάσεων. Η καμπύλη τήξης έχει κανονικά θετική κλίση, αλλά για μερικές ουσίες, όπως το νερό, μπορεί να είναι αρνητική. Αυτή συνεχίζεται επ άπειρον προς τα πάνω. Το τελευταίο σημείο της καμπύλης της εξάτμισης C ονομάζεται κρίσιμο σημείο, και παριστάνει την μεγαλύτερη πίεση και την μεγαλύτερη θερμοκρασία στην οποία μπορούν να συνυπάρχουν το υγρό και το αέριο. Από αυτό το σημείο και μετά εφόσον δεν μπορεί να γίνει σαφής διαχωρισμός μεταξύ της υγρής και της αέριας κατάστασης, έτσι υπάρχει μία περιοχή που εκτείνεται επ άπειρο προς τα πάνω και δεξιά που κρίσιμου σημείου που ονομάζεται περιοχή ρευστού. Η περιοχή που χαρακτηρίζεται ως υγρό βρίσκεται πάνω από την καμπύλη της εξάτμισης, που σημαίνει ότι ένα υγρό μπορεί πάντα να εξατμιστεί με ικανή ελάττωση της πίεσης σε σταθερή θερμοκρασία. Η αέρια φάση βρίσκεται κάτω από την καμπύλη εξάχνωσης και εξάτμισης. Ένα αέριο μπορεί πάντα να συμπυκνωθεί με αρκετή ελάττωση της θερμοκρασίας σε σταθερή πίεση. Όταν μία ουσία βρίσκεται σε Τ > Τ C και > C ονομάζεται ρευστή, γιατί δεν μπορεί να σταθεροποιηθεί με ελάττωση της θερμοκρασίας υπό σταθερή πίεση ούτε να εξατμιστεί με ελάττωση της πίεσης σε σταθερή θερμοκρασία. 3

2. Λανθάνουσα θερμότητα Αν ένα σύστημα αποτελείται από 2 φάσεις (π.χ. αέρια και υγρή) οι οποίες βρίσκονται σε ισορροπία και έχουν την ίδια θερμοκρασία Τ με την αύξηση του όγκου ένα μέρος του υγρού γίνεται ατμός, αλλά για την διατήρηση της θερμοκρασίας πρέπει να προσφέρουμε ένα ποσό θερμότητας. C V C Ακόρεστο Υ Υ + Α Α C V Για την μετάβαση από την Υγρή στην αέρια Φάση, πρέπει να προσφέρουμε θερμότητα στο σύστημα. Η θερμότητα αυτή προκαλεί την αλλαγή φάσης χωρίς όμως να μεταβάλλεται η θερμοκρασία του συστήματος και για τον λόγο αυτό ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα εξαέρωσης. (L εξαέρωσης ) Η λανθάνουσα θερμότητα εξαέρωσης προσφέρεται στο σύστημα για να υπερνικηθούν οι δυνάμεις έλξης μεταξύ των μορίων. Αν το φαινόμενο αυτό γίνεται σε μεγαλύτερη θερμοκρασία τότε η λανθάνουσα θερμότητα για συγκεκριμένη ποσότητα υλικού ελαττώνεται, ενώ μηδενίζεται όταν το υλι κό βρίσκεται στην κρίσιμη θερμοκρασία. 4

Στην αντίστροφη διαδικασία το σύστημα αποβάλλει θερμότητα ενώ η θερμοκρασία του συστήματος παραμένει σταθερή που ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα υγροποίησης. Θα ασχοληθούμε με μετατροπές φάσεις πρώτου είδους όπου συνοδεύονται από απορρόφηση ή αποβολή λανθάνουσας θερμότητας. Υπάρχουν και άλλα είδη μετατροπών φάσεων. Μετατροπές φάσης τήξη - πήξη Στερεό Υγρό Κρίσιμο σημείο εξαέρωση - υγροποίηση εξάχνωση - στερεοποίηση Τριπλό σημείο 5

3. Εξίσωση Clausius - Clapeyron Η εξίσωση Calusius Claperion συσχετίζει καταστατικά μεγέθη με τη λανθάνουσα θερμότητα και μπορεί να εφαρμοσθεί σε όλες τις αλλαγές φάσης πρώτου είδους. Εύρεση Απόδειξη της εξίσωσης Clausius Clapeyron C - d Υγρό Α Δ Υ + Α Q h Q c V 2 V C V 1 Ακόρεστο Β Γ C - d V Θα μελετήσουμε έναν αντιστρεπτό απειροστό κύκλο Carnot. Οι ισόθερμες μεταβολές θα αντιστοιχούν στις ισόθερμες ενός συστήματος που αποτελείται και από τις δύο φάσεις (ΑΒ και ΓΔ) σε θερμοκρασίες Τ και Τ d. 6

Μεταβολή Α Β Αρχικά το σύστημα είναι υγρό στην κατάσταση Α (,V 2,), προσφέροντας θερμότητα στο σύστημα (Q h = L) το υγρό αρχίζει να εξατμίζεται με σταθερή πίεση αυξάνοντας τον όγκο του συστήματος μέχρι να φτάσει στην κατάσταση Β (,V 1,). Στο σημείο Β το σύστημα είναι μόνο αέριο αλλά με την ίδια πίεση και θερμοκρασία που είχε αρχικά το υγρό στην κατάσταση Α. Μεταβολή Β Γ C Υγρό Α Υ + Α V 2 V C V 1 Ακόρεστο Εκτονώνοντας αδιαβατικά το σύστημα (αέριο) μεταβαίνει από την κατάσταση Β στην κατάσταση Γ όπου έχει πίεση d και θερμοκρασία d. Μεταβολή Γ Δ - d Δ Q h Q c Β Γ Στη συνέχεια του αφαιρούμε θερμότητα από το σύστημα Qc, διατηρώντας την πίεση και τη θερμοκρασία σταθερή μέχρι το αέριο να μετατραπεί πλήρως σε υγρό. Μεταβολή Δ Α Συμπιέζουμε αδιαβατικά το υγρό μέχρι να φτάσει στην αρχική του κατάσταση. 7 C - d V

Η μεταβολή αυτή είναι ένας απειροστός κύκλος Carnot όπου η απόδοση του θα δίνεται από τη σχέση: c d d 1 1 (1) h Το έργο σε έναν κύκλο θα είναι το εμβαδό του σχήματος ΑΒΓΔ, το οποίο μπορεί να προσεγγιστεί ως ένα ορθογώνιο παραλλη- W V V d λόγραμμο: 1 2 W V Όμως ισχύει: Q h Από (1) και (2) έχουμε: 1 h 2 V d Q (2) C - d Υγρό Α d V V d d Q Q d V V 1 2 h h Δ 1 2 Υ + Α Q h Q c V 2 V C V 1 Ακόρεστο Επειδή η προσφερόμενη θερμότητα Q h δεν μεταβάλλει την θερμοκρασία του συστήματος αλλά χρησιμοποιείται για την αλλαγή φάση από την υγρή στην αέρια κατάσταση θα είναι η λανθάνουσα θερμότητα εξαέρωσης L Β Γ 1 2 8 C - d V d L d V V

d L d V V 1 2 Η εξίσωση αυτή ονομάζεται Clausius Clapeyron Όπου L η λανθάνουσα θερμότητα εξαέρωσης V 1 ο όγκος αερίου V 2 ο όγκος του υγρού Υγρό Στερεό Κρίσιμο σημείο Ο όγκος του αερίου είναι πάντα μεγαλύτερος από τον όγκο του υγρού, κατά συνέπεια V 1 V 2 > 0 και τελικά: d d 0 Τριπλό σημείο Η εξίσωση των Clausius Clapeyron μπορεί να εφαρμοσθεί σε όλες τις αλλαγές φάσης 1 ου είδους. Το μόνο που αλλάζει είναι η ονομασία της λανθάνουσας θερμότητας π.χ. πήξης κ.λ.π. 9

Προσεγγιστική Ολοκλήρωση της εξίσωσης Clausius Clapeyron d L d V V 1 2 Για να ολοκληρωθεί η εξίσωση αυτή πρέπει να ξέρουμε την ακριβή έκφραση της λανθάνουσας θερμότητας L συναρτήσει της θερμοκρασίας Τ. Αν ένα Υγρό είναι σε θερμοκρασία Τ ο και πίεση o και θέλουμε να μεταβούμε στην Αέρια κατάσταση θερμοκρασίας Τ και πίεσης τότε αυτό μπορεί να γίνει: είτε με εξαέρωση του υγρού υπό σταθερή πίεση μέχρι να γίνει όλο ατμός θερμοκρασίας Τ ο (απορρόφηση θερμότητας L εξαέρωσης ) και στη συνέχεια να θερμάνουμε τον ατμό μέχρι να φτάσει σε θερμοκρασία Τ (απορρόφηση θερμότητας C ( - o ), η συνολική ποσότητα θερμότητας που απορρόφησε το σύστημα θα είναι: Q L C έ o είτε με θέρμανση του υγρού μέχρι να γίνει να φτάσει σε θερμοκρασία Τ (απορρόφηση θερμότητας C υγρού ( - o ),) και στη να εξαερωθεί υπό σταθερή θερμοκρασία μέχρι να γίνει όλο αέριο (απορρόφηση θερμότητας L()), η συνολική ποσότητα θερμότητας που απορρόφησε το σύστημα θα είναι: ύ Q C L o Η θερμότητα στις δύο διαδικασίας είναι ίδιες λόγω Αρχής Διατήρησης ενέργειας, άρα βρίσκουμε: Q Q L C C L L L C C o o o 10

Η εξίσωση Clausius Clapeyron (για 1 mole) γίνεται: o d L C C d V V 1 2 Ο όγκος του αερίου θα είναι πολύ μεγαλύτερος από τον όγκο του υγρού, άρα: V V V 1 2 1 R Οι ατμοί για χαμηλές πιέσεις μπορούν να V θεωρηθούν ως ιδανικό αέριο και συνεπώς: 1 R V1 Άρα έχουμε: o o d L C C d L C C d 2 d R R Ολοκληρώνοντας παίρνουμε: L C C o 1 1 C C ln ln o R o R o 11

4. Συμπιεστότητα Πειραματικά μπορούμε να ασκήσουμε πίεση σε ένα υλικό και να μεταβληθεί ο όγκος του (υπό σταθερή θερμοκρασία) άρα μπορούμε να μετρήσουμε το μέγεθος: Η τιμή του θα είναι αρνητική διότι με την αύξηση της πίεσης ο όγκος θα ελαττώνεται. Αυτό, όμως που μας ενδιαφέρει όμως, είναι η σχετική μεταβολή του όγκου ανά μονάδα πίεσης που ονομάζεται (ισόθερμος) συντελεστής συμπιεστότητας και είναι: 1 V V Η φυσική σημασία της συμπιεστότητας είναι ότι δείχνει το πόσο εύκολα μπορεί να συμπιεστεί ένα υλικό ή όχι με την αύξηση της πίεσης. Συμπιεστότητα Ιδανικού Αερίου 1 V 1 R 1 R 1 2 V V V V Για πίεση = 1 atm ο συντελεστής συμπιεστότητας είναι: 1 k 1atm 12

Συμπιεστότητα υγρών Για τα υγρά ο συντελεστής συμπιεστότητας είναι πολύ μικρότερος (σε απόλυτη τιμή) είναι τις τάξης 10-5 έως 10-4 atm -1. Δ Στην περιοχή ΓΔ υπάρχει μόνο η υγρή φάση όπου η κλίση της καμπύλης είναι πολύ μεγάλη, δηλαδή: Γ Β V 1 1 k 1 V Α (σε απόλυτες τιμές) V Με άλλα λόγια ένα υγρό μπορεί να συμπιεστεί πολύ δύσκολα και αυτό συμβαίνει γιατί με την αύξηση της πίεσης οι αποστάσεις μεταξύ των μορίων μειώνονται και τελικά αυξάνουν οι απωστικές δυνάμεις. Ο συντελεστής συμπιεστότητας των υγρών διαφέρει από υγρό σε υγρό σε χαμηλές πιέσεις, ενώ συγκλίνει σε μία συγκεκριμένη τιμή για όλα τα υγρά όταν η πίεση γίνεται πολύ μεγάλη. 13

5. Θερμική διαστολή Ο συντελεστής θερμικής διαστολής ορίζεται ως η σχετική μεταβολή του όγκου ανά μονάδα θερμοκρασίας. 1 V V Η φυσική σημασία της θερμικής διαστολής είναι ότι δείχνει το πόσο εύκολα μπορεί να διασταλθεί ένα υλικό με την αύξηση της θερμοκρασίας. Συντελεστής θερμικής διαστολής Ιδανικού αερίου Για πίεση Τ = 0 ο C ο συντελεστής θερμικής διαστολής είναι: 1 V 1 R 1 R 1 V V V 1 3.6610 273 3 1 14

6. Θερμοχωρητικότητα Στο ιδανικό αέριο πήραμε απλές εκφράσεις για την θερμοχωρητικότητα ενό το C C V είναι σταθερό κάτι τέτοιο δεν ισχύει για τα πραγματικά αέρια και τα υγρά. Αυτό συμβαίνει γιατί στα ρευστά η εσωτερική ενέργεια δεν εξαρτάται μόνο από τη θερμική κίνηση των μορίων (θερμοκρασία) αλλά και από τη δυναμική τους ενέργεια. Αν χρησιμοποιήσουμε την εξίσωση Van der Waals προκύπτει ότι: C C R V 2 1 b 21 V VR 15