Trans Faza

• Transformarea de

faza reprezinta trecerea sistemului termodinamic dintr-o faza in alta.

• Faza- componenta

omogena(solida,lic hida,gazoasa)a unui sistem eterogen, separata de celelalte componente prin suprafete de separatie, pe care unele marimi sufera discontinuitati(ex: densitatea,indicele de refractie)

• Procesul de trecere a unui corp din fază solidă în fază lichidă se numeşte topire. Procesul invers se numeşte solidificare.

• Curbele din

figura 7(volumul creste la topire) şi 8(volumul scade la topiregheata,bismut, fonta) se numesc curbe de topire. Toate punctele de pe aceste curbe reprezintă stări de echilibru în care coexistă

Topirea si solidificarea • Din punct de vedere al •

•

modului in care loc topirea distingem două tipuri: topirea corpurilor amorfe care se produce printr-o înmuiere treptată a corpului până se ajunge la faza lichidă: sticla, ceara, smoala etc. topirea corpurilor cristaline (topirea netă) se produce prin trecerea bruscă în fază lichidă la o temperatură bine precizată: metalele, gheaţa etc.

• Topirea netă respectă următoarele  •

• •

legi: a) La o presiune dată, topirea are  loc întotdeauna la aceeaşi  temperatură, numită temperatură  de topire, care este o caracteristică  a substanţei. b) În tot timpul topirii  temperatura substanţei rămâne  constantă. c) Temperatura de topire este  influenţată de presiunea la care  este supusă substanţa.

Topirea si solidificarea • Topirea si

solidificarea in natura si tehnica

În timpul topirii volumul substanţei se modifică. Există substanţe al căror volum scade în urma topirii: apa, fonta, argintul, bismutul, dar majoritatea substanţelor îşi măresc volumul prin topire. Se cunoaşte foarte bine că apa care îngheaţă într­o sticlă o sparge deoarece în timpul solidificării apei volumul acesteia creşte. Dacă se toarnă într­o eprubetă parafină topită, după solidificare se constată că nivelul acesteia a scăzut. În industrie trebuie să se ia în consideraţie variaţia volumului la solidificare pentru a nu se obţine piese mai mici în urma turnării metalelor în forme (metalurgie)

λt=Q/m

λt=λs

Topirea si solidificarea • Topirea si solidificarea in natura si tehnica

• Topirea este un fenomen care se manifesta atat in natura cat si in 

tehnica.      De exemplu, in zilele noastre planeta se confrunta cu topirea  ghetarilor datorata incalzirii globale. Observatii recente, realizate cu  ajutorul satelitilor meteorologici Radarsat­1 si Envisat, releva ca  ghetarii din Groenlanda au inceput sa se topeasca in apele Oceanului  Atlantic, intr­un ritm aproape dublu decat cel inregistrat in deceniul  trecut. „Faptul ca topirea ghetarilor este mult mai rapida decat  prognozau specialistii trebuie sa ne ingrijoreze, in contextul incalzirii  globale”, spune Eric Rignot de la Jet Propulsion Laboratory, din  cadrul NASA. 

Vaporizarea si condensarea • Trecerea unei substanţe din faza 

lichidă în faza de vapori se  numeşte vaporizare. Există mai  multe modalităţi de vaporizare a  unui lichid în funcţie de condiţiile  în care se face experimentul:  vaporizare în vid, în atmosferă  gazoasă, la suprafaţa lichidului şi  vaporizarea în toată masa  lichidului.

• Cantitatea de căldură necesară 

pentru a vaporiza la temperatură  constantă o unitate de masă dintr­ un lichid se numeşte căldură  latentă specifică de vaporizare

Q λV = m

Vaporizarea si condensarea • Vaporizarea în vid • Introducînd pe rand mici 

cantităţi dintr­un lichid (de  exemplu eter) în camera  barometrică (Figura  alaturata) se constată că  vaporizarea în vid se face  instantaneu şi presiunea  creşte (înălţimea coloanei  de mercur scade) pană cand  apar vaporii saturanţi, adica  lichidul rămane deasupra  mercurului fără să se mai  evapore, presiunea atingînd  o valoare maximă şi  constantă, pentru  temperatura experimentului,  numită presiunea vaporilor  saturanţi.

h

Hg

Vaporizarea si condensarea • Vaporizarea în atmosferă gazoasă • Dacă vaporizarea unui lichid se face într­un vas 

închis în care se găseşte un gaz se constată că aceasta  se face mai lent decat în vid şi presiunea vaporilor  saturanţi are aceeaşi valoare ca şi atunci cand  vaporizarea s­a făcut în vid. Presiunea totală a  amestecului este egală cu suma presiunilor parţiale  ale gazului şi vaporilor.

Vaporizarea si condensarea

• Evaporarea • Vaporizarea unui lichid prin 

•

suprafaţa sa liberă, într­o  atmosferă nelimitată se numeşte  evaporare. Procesul de evaporare  are loc neîntrerupt, presiunea  vaporilor tinzînd spre presiunea  de saturaţie, pe care de fapt nu o  atinge, moleculele lichidului  migrînd neîntrerupt spre straturile  superioare ale atmosferei. Viteza de evaporare este dată de  • K=constanta expresia • S=suprafata libera a lichidului S ( p m − p) • Pm=presiunea vaporilor saturanti v=k • P=presiunea aporilor de deasupra lichidului p0 • Po=presiune atmosferica

Vaporizarea si condensarea

• Fierberea lichidelor • Fierberea  reprezintă 

procesul de vaporizare în  tot volumul lichidului. În  acest proces un rol deosebit  îl joacă bulele de gaz care  se formează pe impurităţile  solide aflate în lichid, sau  pe pereţii vasului care  conţine lichidul. Condiţia  care trebuie îndeplinită  pentru ca fierberea să aibă  loc este ca presiunea  vaporilor saturanţi ai  lichidului să devină cel  puţin egală cu presiunea  exercitată din exterior  asupra lichidului:

• pm≥pext

Vaporizarea si condensarea • Legile fierberii • Fierberea are loc cand presiunea vaporilor  •

saturanti este egala cu presiunea de deasupra  lichidului. In timpul fierbeii temperatura vaporilor din  imediata vecinatate a lichidului este constanta.  Temperatura de fierbere depinde de valoarea  presiunii si este caracteristica fiecarei  substante.

Vaporizarea si condensarea • Condensarea este procesul prin  care atomii sau moleculele unui  corp în stare gazoasă pierd  suficientă energie, prin scăderea  temperaturii  pentru a ajunge în  stare lichidă. 

λc=λv

λc

Vaporizarea si condensarea • Vaporizarea si

condensarea in natura si • Vaporizarea si condensarea se intalnesc atat in natura cat si in  tehnica •

•

tehnica.  In natura, apa din mari si oceane se evapora. Dacă vaporii de apă  întâlnesc corpuri reci(sau curenţi reci de aer) se condensează,  transformându­se în stropi de apă (aşa se explică formarea ploii).  Astfel, apa se reîntoarce în mari si oceane­circuitul apei în  natura. Concluzii: Evaporarea si vaporizarea unui lichid conduc la  răcirea corpului de pe care se evaporă, deci se produce cu  absorbţie de caldura.

Distilarea • Trecerea unui lichid in vapori care apoi sunt condensati prin •

•

racire se numeste distilare. Teorema peretelui rece(Teorema lui Watt)- Intr-o incinta in care temperatura nu este aceeasi in toate punctele si in care se afla un lichid impreuna cu vaporii sai, echilibrul intre cele doua faze se realizeaza atunci cand presiunea vaporilor saturanti este aceeasi pretutindeni si corespunde celei mai joase temperaturi din incinta. Distilarea unui amestec de doua lichide cu puncte de fierbere diferite se numeste distilare fractionata.Astfel,se realizeaza separarea celor doua lichide din amestecul brut( ex.alcoolul de apa).Se obtin diverse produse derivate ale petrolului: uleiuri, benzina,parafina, etc.

Sublimarea si desublimarea • Trecerea substanţei solide direct 

în vapori se numeşte sublimare,  iar procesul invers, desublimare.  De exemplu: naftalina, camforul,  iodul, sulful, bromul, bismutul la  temperaturi şi presiuni obişnuite  se vaporizează fără a se topi. În  principiu, orice substanţă poate  sublima, doar că la unele  presiunea de vapori este mică.  Dacă vaporii proveniţi din  procesul de sublimare sunt în  echilibru dinamic cu solidul din  care au provenit, ei se numesc  vapori saturanţi.

Sublimarea si desublimarea Diagrama de echilibru a unei substanţe. Punctul triplu.

• • Punctul de intersecţie al curbelor de vaporizare, de topire şi de sublimare ale unei  • •

substanţe se numeşte punct triplu al substanţei respective. În acest punct coexistă  cele trei stări de agregare. Diagrama de echilibru pentru o substanţă care-şi măreşte volumul la topire este dată de figura 10, iar pentru o substanţă care-şi micşorează volumul la topire este prezentată în figura 11. Majoritatea substanţelor au doar o singură fază solidă, una lichidă şi una gazoasă. Există însă substanţe care în stare solidă pot prezenta structuri cristaline diferite, adica mai multe faze corespunzătoare aceleiaşi stări de agregare. O asemenea substanţă are mai multe puncte triple şi se numeşte substanţă polimorfă. Trecerea unei substanţe dintr-o formă cristalină în alta se numeşte transormare polimorfă, care este o tranziţie de fază de p ordinulp I. so lid

lich id

so lid

t v ap o ri

lic h id t v ap o ri

T

T

Rezultate ale transformarilor de faza in natura. • •

NORII       Aerul de la suprafata solului  incarcat cu vapori de apa este  antrenat prin miscari  ascendente spre paturile mai  inalte ale oceanului  aerian,unde, dupa cum stim,  presiunea atmosferica este mai  scazuta. Datorita acestui fapt  moleculele de aer vor suferi un  proces de destindere, ceea ce va  determina implicit o scadere a  temperaturii,chiar daca nu se  pierde energia calorica  afara.Treptat,vaporii de apa vor  atinge in acest fel starea de  saturatie si vor condensa sau  vor sublima dand nastere  norilor. 

Rezultate ale transformarilor de faza in natura. • CEATA • Se formeaza în zilele reci, 

•

cand vaporii de apa se  condenseaza foarte aproape  de pamant. In zilele cu ceata, circulatia  oamenilor si a vehiculelor  este ingreunata. 

Rezultate ale transformarilor de faza in natura. •

PLOAIA

• Se formeaza cand norii trec 

prin straturile reci de aer,  iar vaporii se condenseaza  si cad pe pamant sub forma  de picaturi. Ploile sunt  necesare vietii plantelor.  Ele curata aerul de praf si îl  racoresc. 

Rezultate ale transformarilor de faza in natura. • •

BRUMA In noptile senine si reci, de toamna sau de  primavara, corpurile de pe pamant se racesc foarte  mult. Vaporii de apa care vin în atingere cu aceste  corpuri se condenseaza, iar picaturile de apa  ingheata, formand un strat fin alb­stralucitor.  Bruma este daunatoare culturilor. Oamenii iau  masuri de protejare a culturilor, facand focuri  mocnite în gradini sau in livezi. Fumul cald  împiedica formarea brumei.

Rezultate ale transformarilor de faza in natura. ROUA • •  În noptile senine de vara, vaporii de aer, în atingere cu corpurile reci de pe 

pamant, se condenseaza si formeaza stropi mici de apa. O data cu incalzirea  aerului, stropii de apa se evapora.

Rezultate ale transformarilor de faza in natura. • Toate aceste

transformari de faza asupra apei duc la formarea fenomenelor naturii care realizeaza circuitul acesteia.

Prezentare la fizica • Transformari de faza • Proiect realizat de elevele: • Licsandru Diana, • Paraschiv Adina, • Andrei Cosmina si • Mehedintu Carmen • Profesor indrumator Constantinescu Manon C.N.”I.L.Caragiale” Ploiesti