F45 - Alkohol chladí?

vypařování kapalin

Cíl

Ukázat, že při vypařování látka potřebuje teplo, které odebírá ze svého okolí.

Pomůcky

• modul teploměr,
• Alpa, líh, voda, čpavek, jakýkoliv alkohol, aj.

Provedení

V programu nastavíme celkový čas kolem 300 sekund a vzorkovací frekvenci 1 až 5 Hz. Ostatní parametry ponecháme. Do kanálu A zapojíme modul teploměr a upravíme jeho rozsah např. na 0 až 30°C (viz. F52 - úprava rozsahu teploměru). Spustíme měření, počkáme, až se teplota ustálí. Poté namočíme aktivní část teploměru v prvním vzorku a sledujeme průběh teploty. Stejným způsobem pracujeme i s ostatními vzorky. Která látka chladí nejvíce?

Vysvětlení

Kapalinu při vypařování opuštějí molekuly, které mají největší kinetickou energii. Celková hodnota vnitřní energie kapaliny tedy klesá, látka se ochlazuje.
DU = 1 - p(V_páry - V_kap), kde p je tlak sytých par nad kapalinou. Při vypařování kapalina spotřebuje teplo, rovné skupenskému teplu vypařování l, které má dvě složky.
l = l_i + l_ex
kde l_i je vnitřní skupenské teplo vypařování, spotřebované na překonání sil soudržnosti kapaliny (odpovídá DU)
a l_ex =R.T odpovídá přibližně energii vynaložené na objemovou práci vzniklého plynu. Kapalina se vypařuje nezávisle na své teplotě, ale s rostoucí teplotou teplotou klesá i hodnota l. Při kritické teplotě je l = 0 Jkg^-1. Intenzivně se vypařují těkavé látky (CH₃)₂O, zatímco jiné (Hg, H₂O) se vypařují jen zcela nepatrně.

Souvislosti

Například okurka má za horkého letního dne teplotu o jeden až dva stupně nižší než okolní vzduch. Obsahuje totiž až 98% vody, která se neustále odpařuje. Okolní vzduch je špatný vodič a tak si vedením nestačí ztráty doplnit. Naše babičky měly ve zvyku přikládat si plátky okurky na čelo, aby je příjemně chladily. Okurka si ztráty tepla, vzniklé odpařováním, doplňuje odváděním tepla z vaší pokožky. Tím pokožku ochlazuje. Podobná situace nastává, utrhnete-li za horkého letního dne list ze stromu a přiložíte jej ke tváři či na čelo. Cítíte rovněž, že vás chladí. Když vylezete z teplé koupele a neutřete se dosucha, často se přímo roztřesete zimou. Ještě lépe chladí Alpa či líh, které někdy používáme k ošetření malých ranek. Člověk se za horkých letních dnů chladí tím, že se potí. Psi, ale i mnohá další zvířata (například vepři), potní žlázy nemají. Hledají tedy jiné způsoby, jak se ochladit. Psi vyplazují vlhký jazyk, ze kterého se odpařuje pára. Prasátka se povalují v bahně, které pak na sobě nechají zaschnout (odpařit z něj vodu). Přitom se rovněž příjemně ochladí.

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014