d = m/v massa v 10 g 70 mg 32 kg

Transcripción

1 Densitat I Alumne/a curs d = m/v massa v 10 g 70 mg 32 kg 1 cm 3 10 mm 3 1 m 3 1 dm 3 40 ml Me gustan mis errores, no quiero renunciar a la libertad deliciosa de equivocarme Charles Chaplin Ompliu cada quadre amb el valor de la densitat que resulta d operar amb el valor de la columna i la fila corresponent. Passeu al SI els diferents valors de la densitat calculats anteriorment (cal utilitzar factors de conversió)

2 Densitat II Alumne/a curs V = m/d massa d 10 g 70 mg 32 kg 45g/cm 3 10 g/mm kg/m 3 1 kg/dm 3 40 mg/ml Si no te equivocas de vez en cuando, quiere decir que no estás aprovechando todas las oportunidades.woody Allen Ompliu cada quadre amb el valor del volum que resulta d operar amb el valor de la columna i la fila corresponent. Passeu al SI els diferents valors del volum calculats anteriorment (cal utilitzar factors de conversió)

3 Densitat III Alumne/a curs m = d x v V d 10 cm 3 70 dm 3 3 l 45g/cm 3 10 g/mm kg/m 3 1 kg/dm 3 40 mg/ml Ningún viento es favorable para el hombre si no sabe a dónde va (Séneca) Ompliu cada quadre amb el valor de la massa que resulta d operar amb el valor de la columna i la fila corresponent. Passeu al SI els diferents valors de la massa calculats anteriorment (cal utilitzar factors de conversió)

4 Els canvis d estat. 1.- Completa la taula: Sòlid Líquid Gasós 2.- Completa la taula des del punt de vista dels intercanvis d energia: Sòlid Líquid Gasós 3.- Lleis de la Fusió Lleis de la vaporització Lleis de la ebullició

5 Diferencia i semblances entre ebullició i vaporització 7.- Balanç energètic de la ebullició i la vaporització. 8.- Concepte de pressió de vapor Resumiu el text: La presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión, para una temperatura dada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. Este fenómeno también lo presentan los sólidos; cuando un sólido pasa al estado gaseoso sin pasar por el estado liquido (proceso denominado sublimación o el proceso inverso llamado deposicitación o sublimación inversa) también hablamos de presión de vapor. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado. Esta propiedad posee una relación inversamente proporcional con las fuerzas de atracción intermoleculares, debido a que cuanto mayor sea el módulo de las mismas, mayor deberá ser la cantidad de energía entregada (ya sea en forma de calor u otra manifestación) para vencerlas y producir el cambio de estado. Imaginemos una burbuja de cristal en la que se ha realizado el vacío y que se mantiene a una temperatura constante; si introducimos una cierta cantidad de líquido en su interior éste se evaporará rápidamente al principio hasta que se alcance el equilibrio entre ambas fases. Inicialmente sólo se produce la evaporación ya que no hay vapor; sin embargo a medida que la cantidad de vapor aumenta y por tanto la presión en el interior de la ampolla, se va incrementando también la velocidad de condensación, hasta que transcurrido un cierto tiempo ambas velocidades se igualan. Llegados a este punto se habrá alcanzado la presión máxima posible en la ampolla (presión de vapor o de saturación) que no podrá superarse salvo que se incremente la temperatura. El equilibrio dinámico se alcanzará más rápidamente cuanto mayor sea la superficie de contacto entre el líquido y el vapor, pues así se favorece la evaporación del líquido; del mismo modo que un charco de agua extenso pero de poca profundidad se seca más rápido que uno más pequeño pero de mayor profundidad que contenga igual cantidad de agua. Sin embargo, el equilibrio se alcanza en ambos casos para igual presión. 2

6 El factor más importante que determina el valor de la presión de saturación es la propia naturaleza del líquido, encontrándose que en general entre líquidos de naturaleza similar, la presión de vapor a una temperatura dada es tanto menor cuanto mayor es el peso molecular del líquido. Resum: 9.- Relacioneu gràficament la variació de la densitat amb la temperatura. Temperatura ºC Densidad kg/m 3 Temperatura ºC Densidad kg/m Fes un resum de: Humedad relativa Quizás no te hayas preguntado nunca por qué se empaña el espejo del baño cuando nos duchamos con agua caliente y no con agua fría o por qué echamos humo por la boca y la nariz los días fríos de invierno o el motivo por el que se empaña un vaso cuando le echamos una bebida fría y no lo hace con una caliente o... Todos estos fenómenos y muchos más se deben a que en el aire hay una cierta cantidad de agua disuelta: la llamamos humedad. La máxima cantidad de agua que puede haber disuelta en el aire (la solubilidad) depende de la temperatura del aire: a mayor temperatura, mayor solubilidad. Si tenemos aire húmedo y lo enfriamos rápidamente, disminuye la solubilidad del agua y el exceso de agua que no puede estar disuelto, forma pequeñas gotas en forma de niebla o de vaho. Así el aire que expulsamos por la boca tiene agua disuelta. Si soplas en tu habitación 3

7 caliente no sucede nada, pues el agua sigue disuelta en el aire; ahora bien, si soplas sobre el cristal que está frío o en la calle, donde la solubilidad del agua es menor por estar más frío, el exceso de agua que no puede estar disuelto, pasa a estado líquido formando diminutas gotas sobre el cristal o en el aire. Humedad relativa Es el porcentaje de saturación de agua que tiene el aire. Por ejemplo: a 30º C se pueden disolver 30 g de agua en 1m 3, si sólo hay disueltos 15g, la humedad relativa es del 50%. Nos basaremos en el llamado punto de rocío, temperatura a partir de la cual el agua se condensa. El punto de rocío es un parámetro de humedad. Es la temperatura a partir de la cual el vapor de agua comienza a condensarse, por un proceso de enfriamiento, en pequeñas gotitas de agua y a presión constante Humitat absoluta. Resum del text. Se llama Humedad absoluta a la cantidad de vapor de agua (generalmente medida en gramos) por unidad de volumen de aire ambiente (medido en metros cúbicos). Es uno de los modos de valorar la cantidad de vapor contenido en el aire, lo que sirve, con el dato de la temperatura, para estimar la capacidad del aire para admitir o no mayor cantidad de vapor Funció de la suor 13.- Perquè es produeix la xafogor Fes un resum de: La saviesa del càntir. Segons la Wickipedia, un càntir és Un recipient per emmagatzemar i beure líquids (especialment aigua), més estret de la base que de dalt, amb un broc petit per beure'n, el galet, i un broc més ample per a omplir-lo, el tòt. Al diccionari de l IEC la definició és molt semblant: Atuell portàtil per posar-hi aigua o altres líquids, de terrissa, de vidre o de metall, habitualment amb ansa broc i galet. Aquestes són les definicions que hi ha, però quan comprens com funciona un càntir t'adones que resulten extremadament pobres i incompletes, a més d incorrectes! El principal problema d'aquestes definicions és que obliden la principal característica del càntir que és que serveix per refredar l aigua. En aquest sentit és molt millor la definició del Diccionario de la Real Academia Española: "vasija de barro poroso que se usa para 4

8 refrescar agua". Hi ha molt estris per portar i guardar aigua, però el càntir és l únic que s encarrega de refredar-la per sota de la temperatura ambient. Els de ciutat i els joves no ho saben, però abans, a pagès qualsevol podia comprovar com de fresca és l aigua d un càntir. I com es va refredant a mida que passa l estona. I és que hi ha molta saviesa en un càntir! Un càntir és una excel lent aplicació de la termodinàmica, de la física de fluids, de la química de materials i de l eficiència energètica. Poca broma amb el càntir! En realitat podem posar aigua dins un càntir a temperatura ambient i notarem com en menys d una hora la temperatura ha baixat al voltant de 8 graus. I amb més temps pot arribar a baixar fins als 15 graus per sota de l ambient! La clau està en el material amb que es fan els càntirs i en la seva forma. La terrissa és un material porós. La seva estructura és plena de microforats per on les molècules d aigua poden escolar-se, de manera que una estona després d omplir-lo podem notar com la superfície està humida. El cas és que la fina pel lícula d aigua que es forma a la superfície es trobarà amb un ambient més sec i ventilat i s anirà evaporant (això si l amo del càntir ha tingut la precaució de posar-lo en un lloc airejat). A més, com que es tracta d un recipient gairebé tancat, l evaporació serà sobretot per la superfície humida del càntir i no per la superfície de l aigua. I, de la mateixa manera que suar serveix per refrescar el cos, l evaporació de les molècules d aigua de la superfície del càntir s emporta part de l energia tèrmica que hi havia a l aigua. No és una explicació física exacta però podem imaginar com si l aigua que s ha d evaporar agafés calor del càntir per poder saltar a l aire. El càntir perd energia i per tant, es refreda. Però no penseu que la física implicada és senzilla. L any 95 van publicar l'equació del càntir a la revista Chemical Engineering Education. Són dues equacions diferencials que tenen en compte el volum d aigua, la calor específica de l aigua, la temperatura, el temps, la convecció, la superfície de l aigua, la temperatura de l aire, la temperatura de la superfície de l aigua, el coeficient de radiació, la superfície del càntir, el coeficient de transmissió de calor, la calor de vaporització, la humitat de saturació, la humitat de l aire i el coeficient de transferència de massa per l aigua. Les condicions ideals són tenir el càntir ple d aigua, a l ombra, en un indret ventilat i amb poca humitat ambient. La ventilació facilita l evaporació (i per tant el refredament) mentre que la humitat ambient, si és elevada fa que sigui més difícil. Aquest detall fa que sigui un estri típic del clima mediterrani. A llocs amb estius calorosos però humits el càntir no funciona! I finalment, ja he dit que la clau és que la terrissa és porosa. Per això, quan veig botigues on venen càntirs pintats amb una capa de vernís impermeable gairebé sap greu. Els turistes de ciutat que els compren per fer bonic no ho notaran, però... allò no serveix per a res! 5

9 Tasca a desenvolupar: Comenta les paraules i/o frases subratllades 6

10 Exercicis Alumne/a Completa les frases següents: El pas de l estat líquid al gasós s anomena El pas de l estat líquid al sòlid s anomena L aigua en estat gasós es coneix com a La immensa majoria dels sòlids tenen una densitat que la del líquid corresponent. Una substància sublima quan passa directament de a La densitat del gel a 0ºC és que la de l aigua a la mateixa temperatura. Una massa de 50 g d alcohol es transforma, en congelar-se, en g d alcohol sòlid. Un volum de 50 cm 3 d aigua inicialment a 4ºC es transforma, en congelar-se, en cm 3 de gel a 0ºC. (Dades: densitat del gel: 915 kg/m 3 ; densitat de l aigua a 4ºC: 1000 kg/m 3 ) Contesta: 1.- Per mitjà de curoses mesures es comprova que 1000 cm 3 d aigua a 4ºC produeixen, en solidificar-se, 1090 cm 3 de gel. a) Els 1000 cm 3 d aigua tenen la mateixa massa que 1090 cm 3 de gel? Raonaho. b) Calcula, a partir de les dades anteriors, quina és la densitat del gel. c) Calcula quin serrà el volum que arribarà a ocupar el gel obtingut en la solidificació de 2,00 kg d aigua. d) Si es fonen 2,00 dm 3 de gel i l aigua obtinguda s escalfa fins a la temperatura de 4ºC, quin volum d aigua s obtindrà? 2.- El vapor d aigua és visible? El baf que observem a la superfície d una olla que

11 conté brou bullint, és vapor d aigua? 3.- Calcula l energia calorífica despresa en condensar-se 10 grams de vapor d aigua a 100ºC i pressió atmosfèrica normal, i obtenir aigua líquida a 100ºC. 4.- Un dels compostos formats per fluor, clor i carboni que destrueixen la capa d ozó de l atmosfera és el CClF 3. Aquest compost té un punt d ebullició de 23,8ºC, la seva calor d evaporació és de 180,2 J/g i la seva densitat en estat líquid és d 1,47 g/cm 3. Quina és l energia necessària per vaporitzar totalment 10,0 cm 3 de CClF 3 sense que en variï la temperatura? Dades: Calor de fusió del gel: 334,4 kj/kg Calor de vaporització de l aigua: 2255 kj/kg

12 Exercicis Alumne/a Completa les frases següents: El pas de l estat líquid al gasós s anomena El pas de l estat líquid al sòlid s anomena L aigua en estat gasós es coneix com a La immensa majoria dels sòlids tenen una densitat que la del líquid corresponent. Una substància sublima quan passa directament de a La densitat del gel a 0ºC és que la de l aigua a la mateixa temperatura. Una massa de 50 g d alcohol es transforma, en congelar-se, en g d alcohol sòlid. Un volum de 50 cm 3 d aigua inicialment a 4ºC es transforma, en congelar-se, en cm 3 de gel a 0ºC. (Dades: densitat del gel: 915 kg/m 3 ; densitat de l aigua a 4ºC: 1000 kg/m 3 ) Contesta: 1.- Per mitjà de curoses mesures es comprova que 1000 cm 3 d aigua a 4ºC produeixen, en solidificar-se, 1090 cm 3 de gel. a) Els 1000 cm 3 d aigua tenen la mateixa massa que 1090 cm 3 de gel? Raonaho. b) Calcula, a partir de les dades anteriors, quina és la densitat del gel. c) Calcula quin serrà el volum que arribarà a ocupar el gel obtingut en la solidificació de 2,00 kg d aigua. d) Si es fonen 2,00 dm 3 de gel i l aigua obtinguda s escalfa fins a la temperatura de 4ºC, quin volum d aigua s obtindrà?

13 2.- El vapor d aigua és visible? El baf que observem a la superfície d una olla que conté brou bullint, és vapor d aigua? 3.- Dades: Calor de fusió del gel: 334,4 kj/kg Calor de vaporització de l aigua: 2255 kj/kg

14 Alumne/a d = m/v massa v 20 g 80 mg 50 kg 10 cm 3 Ompliu cada quadre amb el valor de la densitat que resulta d operar amb el valor de la columna i la fila corresponent. Passeu al SI els diferents valors de la densitat calculats anteriorment (cal utilitzar factors de conversió) 2) V = m/d massa d 60 g 80 mg 70 kg 30 g/mm 3 Ompliu cada quadre amb el valor del volum que resulta d operar amb el valor de la columna i la fila corresponent. Passeu al SI els diferents valors del volum calculats anteriorment (cal utilitzar factors de conversió) 1

15 3) m = d x v V d 30 cm 3 20 dm 3 8 l 435 kg/m 3 Ompliu cada quadre amb el valor de la massa que resulta d operar amb el valor de la columna i la fila corresponent. Passeu al SI els diferents valors de la massa calculats anteriorment (cal utilitzar factors de conversió) 4) Completa les frases següents: El pas de l estat líquid al gasós s anomena El pas de l estat líquid al sòlid s anomena L aigua en estat gasós es coneix com a La immensa majoria dels sòlids tenen una densitat que la del líquid corresponent. Una substància sublima quan passa directament de a La densitat del gel a 0ºC és que la de l aigua a la mateixa temperatura. Una massa de 50 g d alcohol es transforma, en congelar-se, en g d alcohol sòlid. Un volum de 50 cm 3 d aigua inicialment a 4ºC es transforma, en congelar-se, en cm 3 de gel a 0ºC. (Dades: densitat del gel: 915 kg/m 3 ; densitat de l aigua a 4ºC: 1000 kg/m 3 ) 5).- Diferencia i semblances entre ebullició i vaporització 2

16 6.- Balanç energètic de la ebullició i la vaporització. 7.- Concepte de pressió de vapor 8.- Funció de la suor 9.- Perquè es produeix la xafogor. 3