fizica xa part i

8/8/2019 Fizica Xa Part I

1/101


2/101


3/101


4/101


5/101


6/101


7/101


8/101


9/101


10/101


11/101


12/101


13/101


14/101


15/101


16/101


17/101


18/101


19/101


20/101


21/101


22/101


23/101


24/101


25/101


26/101


27/101


28/101


29/101


30/101


31/101


32/101


33/101


34/101


35/101


36/101


37/101


38/101


39/101


40/101


41/101


42/101


43/101


44/101


45/101


46/101


47/101


48/101


49/101


50/101


51/101


52/101


53/101


54/101


55/101


56/101


57/101


58/101


59/101


60/101


61/101


62/101


63/101


64/101


65/101


66/101


67/101


68/101


69/101


70/101

Aceste rezultate se pot scrie sub forma:n-no -.srs rlH

ln care este viteza de evaporare (exprimata ca debit masic sau volumic);

este aria suprafefei libere a lichidului;

este presiunea vaporilor saturan{i ai lichidului respectiv la temperatura la

care se produce evaporarea;pv este presiunea vaporilor lichidului respectiv in vecindtatea suprafefei

libere a lichidului;H este presiunea atmosferici.

Relafia de mai sus se poate scrie sub forma:

(t.t22) g., = KS Ps . PrH

in care K este o constantA de proporlionalitate ce depinde de unitdlile de mdsurd alese(debit masic sau volumic), de natura substanlei, precum gi de alli factori specificisistemului fizic respectiv (de exemplu, K depinde de viteza vdntului, deoarece acesta,,indepdrteaz6" vaporii aflali in imediata vecindtate a suprafefei libere a lichidului).

1.6.2.3. Fierbereat$z.zUe**

vas din sticlS termorezistentS, hansparenti;termometru; suport pentru termometru;incdlzitor;apd.

realizeazd montajul dinJigura | .32; plaseazd termometrulin aer, in imediata vecindtate a apei;se incSlzegte vasul; pe parcursul incilzirii se urmdregteevolu{ia temperaturii qi ce se intdmpla in apa.

fierberii apei

pe misurd ce temperatura cre$te, pe fundul balonului qi pe perefii laterali in apro-pierea incdlzitorului, in apd, apar mici bule de gaz care devin tot mai numeroase $imai mari pe m6surd ce temperatura creste;bulele incep sd se desprindi de perefi qi sd urce spre suprafafd, dar pe drum semicgoreaz[ qi dispar;bulele ajung la suprafa!6, iar temperatura nu mai cregte; bulele de gaz se formeazl intot volumul lichidului.

l. Elemente de termodinamicd

Q",

J

Ps

74

$if,n'ffir;-t tFigura 1.32. Studiul


71/101

arDaatSo ap aJD$ ap uoruntsuo.tJ 'g'I

EdB nrluad(t)td = sd efuapuadeq

i(eurpn1rl1e ecuo e1) rnlnlugrxgd eiegurdns ad oplcund ecrro ug (srqcsep'gdu nc) cIJqI un-Jlu1 noun oqJeu eluod eg 'ry ?l seunlserd else d'(trlaruug) ueurpnlrlle elso 4 ' ,_M o_01.9I'l = D 'r1tgvrInle^ru e1 eeunrserd else dr ,01. 10'l = 0d alntu1 ',,o-aod =d :erieler ep (,rqeruxorde) glep "n. ffieurpnlrll ep ocrreJsolulu ttuntserd eiuepuadeq (*:"*J

'pmleredtuel ep tiuernles roltrode,r ttuntserdu piuapuedap uc rS plr.r.ud g eluod giuepuedep ptssacupc gllnzor'sns reul ap elec eJopo^ uJ pug^V '(gde mlued)rnlnpqcrl eiegerdns l ep eaunlsard ep ereqrag op llrntr-edruel eiuepuedep gle^resqo g eleod lerntgls Inleql uI

'(rruru ruru trnleredruel3l eus 3s 9s ernqsJl Inplqcll lcep

",oll^uls"rJ nu ps ololnq Ec nJluad IJEIU Itu tuntserdgql ps ernqeJtr olnq ulp tiuernles IIJod^ 'elSorcpcrJeJsorul eeuntssrd pcep) greorrelxa ueuntsord :'.'

impptqcll ernleu J,i:ap eputdep ( '' l

) ptqcti un eqreg orc sl ernleredurol'(rreru reru 11nur eiuelsp el ruqIIIqJe ep eiuelsrp e1 eppllsloc ep eun Jolalncelour earulrgdep) eleriuetrod relS-raue eeralSarc rulued tc 'pcttulel edelr8e ep eclloulcrer8reue ee;elsorc rulued nu Blszrlnn else prnplpc uudglezrrunJ er8reua gleol lgcnJtrul eJenulluoc ug elSarcreru nu ernleredurel 'areqreg e1 e8unle InpIqcII pugC

iI

ifriIr

i

t'(eereqreg es) pqcrl ep prieds lol uI olgJeue8 luns IS ,,o1t,ttt1s"

luns reru nu riuernl?s trode,t nc alelnq ',r1lcedser Inluotuotu UICI 'ptIJeJSoLuluaunrserd ezerqrllqce gs e8un[e liuernlus JolIJodA eeuntsard 'grnleredruel PlFunuo e1 '1eysy 'riuernles roltrodu,t ueuntsord tS elSarc 'ttrnleredurel ttrelSerc HIJoIC

'eJolsoJe E elellllqls glltunu o l alnqlJluoc sJEc Jo rS epurulpdgzeernf,oJ es oJc elolnq uI lgcu1 loJlse '1ea,1oztp ree tS psul glstxe'gdu u1 'tiuernlesrrode.t nc epq op yepse redsrp tS pzeeuuog os 'EmlJedulel eclJo a-1 ',,3llluls" lunsuode.r nc elnq elsece 'tiuernles roprode,t eeuntserd lgcep oJEIU Iuru alse pJeolJolxaeaunrsard pceg '(elelpulcol lelpetul ulp In1nplt{)rl eamzrrodun uud) riuern}esrrode,r op ualsls un lelparul gzaetJrroJ es eleJc leJlsu eroqtl eleuoz uI 'elnceloruop rJnlurls roun sle ,,rJapurJdsep" cnpord as pIqcII u1 'ecttulel Iali4ISB plIJOlcI

OL VLL

v9 8L'9

89 tE 5

IS v8'v

u L8,E06'7

0z 7bt9I VL'Is0 6r'l00 I

too s96'0

z'96 I t8'00't6 ,LL'O\!x I89'0v>L r8['0Lc)5 v6t'0v'sv 8960'0Z,LT t6I0'00 I8900'0

(J)t (w1n)sd

'1nlnplrlrll eiegerdns e1 opeeuniserd nc pp8e elsa tiuernles roltrode.r, eeuntsald pugc Icunte acnpord as saleqJald


72/101

t*patnz"*

sennga;dop mic pentru seringd sau obucatd de cauciuc qi un ac deseringd;ap6 (preferabil caldi).

trage pufini apd in seringl, Id-sdnd gi un strat mic de aer intreapd 9i piston (figura 1.33);fxeazd bine dopul la seringd saufxeaz6-i bine acul qi infige-l incauciuc;trage de piston.

Dependenfa presiunii vaporilor saturanli de tem-peraturd este reprezentatd - calitativ -infigura l'34'

Deoarece rela{ia (l'31) P=nkr se poate aplicaunui sistem de vapori saturanfi, se observd cd pcreSte la cre;terea temperaturii atdt datoritdprezenfei explicite a temperaturii in expresie, cdtgi datoritd cregterii numdrului volumic n simultancu cre$terea temperaturii' Rezultd astfel o cre$tere a

presiunii vaporilor saturanli mai rapid[ decAt ofunc1ie de gradul I.

Figura 1.33. Provocarea.fierberii apei prin.micgorarea Presiunii

apa din seringd fierbe;fierberea inceteazd foarte repede'

Temperatura de fierbere depinde de presiunea la care se afl6 lichidul. in acest.*p.ii."nt, inilial, presiun"u lu "ur"

sJafld apa este egala cu presiunea atmosferica,

temperatura dq fieibere este l00oC, temperatura apei este egal6 cu temperatura

camerei, iar apa nu fierbe. Mdrind volumul aerului, presiunea scade' ceea cedetermind scdderea temperaturii de fierbere. Cdnd aceasta ajunge egal6 cu tempe-

ratura apei, incePe fierberea.Un lichid poate fi adus la fierbere in doui feluri:a incalzinduJ pdn5 c6nd temperatura sa ajunge egal6 cu temperatura de fierbere;o micaordnd temperatura de fierbere p6n5 c6nd aceasta ajunge egald cu tempe--

ratura lichidului (prin micaorarea presiunii exterioare)'

76 L Elemente de termodinamicd


73/101

aJDBaTBD ap a.mts ap r.tDuroIsuDrJ 'g'l

.tuolsrs uJ elglruaSotuoou ep Jololound reiuelslxe tS letiuede earetiuapl,ra nrlued

alszrlrln g lod rJpls ep IeJlsB u! lloJtruoc osnpe eualsls 'lelpslul adecul eJeluroJsuellep psecord 'areuuogsuerl ep uauuefi tnun etiuede e1 'tS eltqelsul luns IJEI3 ep IeJlsV

) liuerrues roltroden uauntserd lgcep IJBIU'(

reur runrserd e1 {ege uoden

) urelsts ulp IIunIsaJd(eJolgzundseJoc eJeqJOU ep eoc lgcep Irelu ruru rrnleredurel l otrge eplqcll

:elBxopBJEcl AIlslaJ

lienlls Joun e oluelsts u1 eduude ?i ecnPuoc eleod tupuuo;susJl lollue1llJeS eiuesqy'alezruor alnceloru ns lluol 'sozuE

Inryou u1 rmlpcrd Artcadser.plqcll uI uode.t ap alnq '(rigilmdurr) eurg4s olncqred :g

1od (rrrpugogsuJl IIueIuJoB) elcund ep IaJlsV 'aIBruJoJsuBJl gJaJns eJc InlnualslselE ellruoSouoeu ap elelcund u7 dac4 eJzuode^ rs eresuepuoc ep elosecoJd

'rolprnfuocu1 mFlporu Emplgc pzeepec Inluelsls 'eresuapuoc e1

lot8reue elseurud Inuelsls 'oruzuode,r e1:gJnplps uud srEroue ep rnlrueJsu4 Insues JBop purJeJlp 'rseeoc else gluelEl PJnplgc

,rrrgur.roysuerl Insues ep lualeJlpul '(Auatel grnplpc) rolprnfuocul Inlpeu tS ruelsts ar1u1erSroua ep reJsue$ un 3ol eJ 'rugsuspuoc pdurp u1 'tupztrode L lnzuc uJ c IeJ 'I

BeJsuopuoc edacul tcunle'tiuelstxe roluode,r

eeunrserd qns ppecs gs e8unfe riuernlus royrode,r ueunlsoJd gceq 'riuernles roluode,rIrunrsord EoJeppcs lseJo 3c ere gde ap uodel ap Inlnuslsls llmleJaduel ssJeppcs

I .ecoJ rnlndroc eererdorde u1 riege gde ep rrJodel tA csecgr es '1rueu nc prmerdrul'alSecpr

I "r erardorde BS Blrpotur ul IBU lnrae 'ecel Flcorqogrelu?c uI scnpB es pug3

L 'pcIJeJSoIuls zeuntserd lgcep Pclturerrl llnlu 'rscrqo ep ,pulrJ ro1 earmrserd '1luotruos luns nu Joe uIP gde ep IIJodEA

ipde ep uode,r plstxa'grn1eredruel ectro e1 'ree u1

iTezrleue clzg Inlnuelsls al? IcllsIJelceJ8c el3J8ol9luJn

ep luoc lnuri ernqerl uewoueJ lsoce ecrldxe nrued '(pde ap unlgctd ep uU tr?Jlsun erude es eieSerdns ad) a\satnqo es 10 'ecol lcerqo un oJnp8 as pJewc uI pccl

.aplqcll luns elrnusrqo uirpuoc uI oJc aleiuulsqns nJluad e1Seso1o3 os arqsuapuoc

ec durl v! 'gseoze] eJls uJ 'olenzn sJlseJal llilpuoc uJ 'luns arec oleiuelsqnsrulued angfaqcr\ lnuouuel e1seso1oJ es '1apsy 'pplqcll er?ts uI nBS psozBE erelsuJ e1s3 ,lugurpd ed ap almuslqo aFmleradruel e1 'p,r,r1cedsoJ iulsqns pcep 'er1sore1rrien 1e eJope^ ep lnlcrmd urp 'rriuepne e mluad rSrgol rfrsolo; luns Iueuuol IlSecV'Eplqcll aJls uJ gseozuE oruls ulp ereulroJsue4 o Buluesep e ruluad filso1ol pullJ llqtu.rcrluopr luns atayfat1cq t* atosuapuo, rrueurJel'ctsolouaurouoJ eJepel ep lcund ut6

BerEsuapuoJ'?'7'9'l

LL

t'


74/101

i i"r:."ri:1:# i: ':

Trecerea substanlei din stare solidi in stare lichidd (' 'i ''.':), respectiv din stareIichida in stare solidd (.,.,;;;,:;r!. ::' i:-i.i;ilir:rt"r,-i) se produce la o anumrta temperahu[,numita'

Temperatura de topire depinde de natura substanlei 9i - foarte pulin - de presiunea

exercitat[ la suprafafa sa'in timpul transformdrii stdrii de agregare, sistemul schimbd cu mediul inconjurdtor

energie, la fel ca gi in cazul vaporizdrii 9i condensdrii. Deoarece pe durata transformirii

de stare temperatura ramAne gi in acest caz constantd, energia schimbatd cu mediul

inconjurdtor este numitd tot cdldurd latentd.

in funcfie de numdrul germenilor transformdrii, cristalizarea poate conduce laformarea unei structuri monocristaline (dacd este un singur germen) sau la o structurd

policristalind (dacd sunt mai mulJi germeni). in general, numarul germenilor este foarte

mare, ceea ce face ca majoritatea substanlelor cristaline sd fre policristale' Pentru

obfinerea monocristalelor, pot fi folosite ca germeni de cristalizare mici bucdfi demonocristal (natural sau obfinut intr-o etapd anterioard), iar procesul trebuie sd se

desfdgoare suficient de lent.Temperatura de topire poate ft influenlatd de

presiunea exterioard, dar intr-o mdsurd mult mai

mici decdt in cazul temperaturii de fierbere' Meca-nismul prin care are loc aceasti influenfi este deter-

minat de modificarea volumului in cursul trans-formdrii de stare de agregare. Pentru majoritatea

substan{elor, in cursul topirii, are loc o cre$tere avolumului, Existd substan{e la care in cursul topiriiare loc o micqorare a volumului (api, germaniu etc')'

in cazul substanlelor la care volumul cregte in cursul

topirii, o eventuald cre$tere a presiunii exterioareare ca efect o cre$tere a ,,opozi{iei" manifestate

de mediul inconjurdtor fafd de cresterea volumului

corpului, adici fafd de topire, in consecinld, tem-peratura de topire creqte. in cazul celorlalte corpuri,efectul este contrar. Se remarc6, pentru gheafd,

valoarea foarte micd a variafiei temperaturii detopire cdnd presiunea se modificd pe un intervalfoarte mare.

Figura 1.35. DePendenla T,oru =Trp*(P)

1. Elemente de termodinamicd78


75/101

6LanBatBD ap an$ ap ltowroJ'suDtJ '9'l

eJsEerEB ep rollrpls 6-

'elueJEIp olllelec ts elelerdrelul ltms Jolgu9lut:.: 3":'ii*i*oa'1s:i

ern'1g -1"r-

r,i,t!!;!';ii,s,nr r1n111.uo.":i1::'::91"T:1,,*i:i' | ::";;;;i'i ,rq',11,1, ap pwnaolp plpunu else eruerautp

I ;;';rrin o 'nilot 1"'*'utq'(ernleredruel ts uarmrserd)

I o*ir"ut tiuelsuoc tinudueur luns Iuolxe IIroloJ PcpI '-ou"r, "p q tod u91s elsecy

'(psxeoc oreEer8e ep IJPts

I ";;;'tttt ttn" uIeclluulpolurel lrgls plurzerder)

' I ;;;oJnn ,s 1gc 'tnlnptqcll tgle epundseroc lod ec, --l "plt gtu,r"id",

cger8 ed ap alatcund 'uode'r ap arqs ul| ' J---J FPts glulzeJsal r$uro ds dy sle+vsrao '--

@o,,o,o",erdnseepapaIecffI.9pIq3IIeJ1SuIe1SeFu3lSISerBO ur rrprs Eluzerd"' i;fi; ap emleradu", qTl:y:j ^?':.:::::::li;ll"JJ^til:,]jrffi:liffi;:;q*,J ep er.,1urodru"r prniu"r"'ao' ersa 1s'1 onBvf u1

'ore8er8e ap lJpls Jollumus ptmdseroc alcundJoJpc ele tunrEet

u1 1nue1d elredurg ectser8 IeJl elecallulp eJceII Ec gllsuoc es 'eleztleue eltticunS

IaJlsecu1pug1erfue1u1.(preorrelxassunlserdncriuernlesroltrode,rttuntserdeerele8e e1 ocnpord es eereluJoJsueJl 9c eJapol

u1 pugir'e) tnlndroc erdnse ElsllcJexe

eeumserd ep eJerruoJsunrl ,p ,olrr.rleredruel e1e eiuepuedepuc rs a1e1erfue1ut eg ps

'lzacetde-s lunc nsn 'rod p"gn'"i*"1 ap riuurnies roluode'rttuntsord sleiuepuede6

t

'$g'1nnS!)pprqcll Eare1s nc gzueuce^t{ os duemFs tuod

-nn-r*" uieriwuls t4 uc tseeece else prnleredural ep $uBJ-rges roluode,r turntserd viuapuedeg 'ererode're

ep ec nc

aleolpupruas piuepuedep o eJB eJullqns ep zollA

'giuernles roltrodz,t seunlserd nc'rqereduroc Ieiulsqns

,oiuodnn nrmisard I arepe^ ap plcund utp lnsecordezq

-eue oteod es 'tupurqqns Inz3 uI lS '?pllos eJels uI lU?fuoc un csesprpd "1.1n,.1o*

9c eJlqesoep nc 'tuplod

-sle Jolgugluesu ecnpord es eJ?ullqns 'lereuo8 u1

anztrodD^y + r4oo,y-arnwltqnr\

ernzlrodD^O+ illdot1- atDwlnilt1 (gZt't)L I :erezuode'\

rS ertdol ep eluolel JollJnplgc Iuns nc p1u3e elseeJBwIIqns ep ?luelul Jnplpc

'rtrgztrode,\ tS ttrtdol "'3'""0'ctdocsotcrur le^Iu l ep sllJpqurlqcs alSaunet arec

eJuuoJSuBIopulld.saJllunuopelSasolo;gszEclsacu1r$.ro1prn|-uocuJ Inlpeu nc et8reue gqurpos Inwelsls 'uqruro;suer1

Jolsece psmcrud ed t$

'(','' )sre,rutnus(': " ;'',"') gseoze?

erels uI lrorrp pprlos atls urp ecarl lod ('c1epurpgeu 'por ]1ns) aiuelsqns aleun

.r '-: "f ii'

';1 t I'r :i

riuernles roprodert ^baunrser4'99'I Brffild


76/101

Daci se reprezintd pe aceeaqi diagramd celetrei curbe de echilibru, se constatd c[ existii unpunct in care se intersecteazd (fig,,,o 1'38)' Cum

insd punctele de pe fiecare dreaptd reprezintd

stdri de echilibru a cdte dou[ st[ri de agregarc,ren:dltd cd punctul de intenecfie al celor trei repre-

zintd o stare in care pot coexista in echilibrutoate cele trei stdri de agregare. Starea respectivd

?rV

t-

0 t--r-r-273,1s 0,1 100

Starea tripla este o caracteristicS a fiecdrei substanfe, Exista substanle care au

cdteva puncte triple, datoritd existenlei mai multor faze solide sau lichide (de exemplu,

tipuri diferite de cristalizare in cazul substan[elor polimorfe)'

Datoritd caracterului bine determinat al stdrilor triple, acestea pot fi alese ca tempe-

raturi de referinld. Este $i motivul pentru care, in scara termodinamica de temperaturS,

a fost ales drept punct de referinla punctul triplu al apei. Temperaturii stdrii triplea

apei i-a fost atribuitd in Sl valoarea273,I6 K, iar unitatea de mdsurd fundamentala in

este nurruta , iar puncful rePrezentativ Figura 1.38.Diagrama de- echilibruPentruaPd

de pe diagrami este numit

Sl- kelvinul - se defineqte astfel:

1. Un vas inchis, cu volumul V =21. conline aer uscat la presiunea Po =105 Pa 9i tem-peratura t--17"C. in vas se introduce o cantitate de apd cu masa *:lS. Vasul este

incdlzit pdnd la temperatura tz =l00oC'Calculeazl presiunea din vas la temperaturile:

a)tt=50.C(laaceast2itemperafufe"presiuneavaporilorsaturanliaiapeieste

Psr =12'33kPa);b) t, = 100'C'

Rezolvare:

a) Presiunea amestecului de aer 9i vapori din vas' la orice temperaturE' este:vRT (r*, *a-::)R! _ n= vo",RT * luoponRTp= V =----- V

-vv- y -J._

e res it;t:::rffti

qtd *^,:i:i :;i:::tu

1. Elemente de termodinamicd80

Kelvinul, unitatea de temperatura termodinamicd, este fracliunea 11273,16 a tempe-

raturii termodinamice a punctului triplu al apei'


77/101

(q

an&atSo ap arrys ap trouroJsuD4 '9'I

Dd4 SIZ= Dd c}l'Sl'Z= "d:9llnz0u

tid *+06 =rd

:elso glulcul uI 9luu

eeunrserd rer '(rfuerqeseu) rrode,r ep gzeJ uI acoJl ede 9leol 9c gllnzex'zsd > td gctpe

DdyI'g8= Dd ,01'19'8= ld:9llnz0u

'l11-1'- = 't4'Jv* t

:Eplqcll gzeJulg re ede 91eo1nou ulp LuglncleJ'Dd sgl - o4 - zsd :gclJoJsotuls ounlsriuernles roluodu,r eountsetd 'J"00I= z1 ernleradruel e1

D&I EE,EZI=-Id

:9llnzeuts6!1td=td

:olso Elstol eeunlseld'liuernles rol uodu't eountserd

nc gpSe purg rolrrode,r e (gprired) eeuntsetd.uod?,t ep oJels uJ Eue es gde utp

"*Oo ,",r^,i,tl err'eradtusl u1 'pc gllnzea 'ltqrsod olse nu ec eec 'tsd

fizica xa part i

Documents