12. Faasidiagrammi Flashcards
Mikä on faasi?
Faasi kuvaa aineen olomuotoa ja rakennetta. Se on aineen tila, jossa aine on kauttaaltaan samassa olomuodossa ja sen rakenneosat ovat järjestäytyneet samalla tavalla.
Faasi on olomuotoa laajempi käsite. Esimerkiksi timantti ja grafiitti ovat hiilen esiintymismuotoja, jotka ovat molemmat huoneenlämpötilassa ja normaalissa paineessa kiinteässä olomuodossa. Ne ovat kuitenkin eri faaseja, sillä niiden sisäiset rakenteet ovat erilaiset.
Systeemissä voi olla useita eri faaseja. Esimerkiksi systeemi, jossa on vesilasi ja siihen upotettu jääpala, sisältää kaksi faasia: nestemäisen veden ja kiinteän jään.
Mikä on faasidiagrammi?
Faasidiagrammi kuvaa, miten aineen eri faasit esiintyvät eri lämpötiloissa ja paineissa. Faasidiagrammin käyrät puolestaan kertovat missä olosuhteissa olomuodonmuutokset tapahtuvat. Sulamiskäyrä kertoo, missä lämpötilassa ja paineessa kiinteä aine sulaa nestemäiseksi. Sublimoitumiskäyrä kertoo missä lämpötilassa ja paineessa kiinteä aine sublimoituu kaasumaiseksi. Höyrystymiskäyrä kertoo, missä lämpötilassa ja paineessa nestemäinen aine kiehuu.
Jos aineen lämpötila ja paine ovat faasidiagrammin käyrällä, aine voi esiintyä kahdessa eri olomuodossa. Esim. sulamiskäyrän olosuhteissa aine voi olla kiinteää ja nestemäistä.
Mitä tarkoittaa kolmoispiste ja kriittinen piste?
Faasidiagrammin kolmoispisteessä aineen kaikki kolme olomuotoa ovat tasapainossa. Kolmoispisteen lämpötilassa ja paineessa aine voi esiintyä kiinteänä, nestemäisenä tai kaasumaisena.
Höyrystymiskäyrä alkaa kolmoispisteestä ja päättyy kriittiseen pisteeseen. Kriittistä pistettä korkeammassa lämpötilassa aineen lämpötila on niin korkea, että se voi esiintyä vain kaasumaisena. Siten vaikka painetta kasvatettaisiin, aine ei tiivisty nesteeksi sen sisäenergian ollessa niin suuri.
Mitä höyry on?
Kaasumaisessa olomuodossa olevaa ainetta kutsutaan höyryksi, mikäli sen lämpötila on matalampi kuin aineen kriittisen pisteen lämpötila. Höyry voidaan puristaa nesteeksi.
Mitä tarkoitetaan haihtumisella, entä kiehumisella?
Neste voi höyrystyä joko kiehumalla tai haihtumalla. Haihtumisessa höyrystymistä tapahtuu vain nesteen pinnalta, ja höyrystymistä tapahtuu kaikissa lämpötiloissa. Kiehumista tapahtuu vain lämpötiloissa, jotka saavuttavat aineen kiehumispisteen lämpötilan. Kiehumisessa ainetta höyrystyy kaikkialla nesteessä, jolloin nesteeseen syntyy kuplia.
Mitä tapahtuu huoneenlämpöiselle nesteelle kun se on avoimessa systeemissä?
Avoimessa astiassa olevan nesteen pinnasta haihtuu höyryä, josta osa tiivistyy takaisin nesteeksi. Haihtumista tapahtuu kuitenkin enemmän kuin tiivistymistä, joten nesteen määrä astiassa vähenee.
Nesteen pinnalla olevia rakenneosasia siirtyy nesteestä kaasuksi niiden lämpöliikkeen vuoksi. Olomuodonmuutokseen tarvittava energia otetaan nesteen sisäenergiasta. Tällöin nesteen rakenneosasten keskimääräinen liike-energia pienenee ja neste jäähtyy.
Mitä tapahtuu nesteelle jos se on suljetussa astiassa?
Jos nesteastia peitetään kannella, muodostuva höyry ei pääse kulkeutumaan ulos astiasta. Tällöin höyryn määrä astia ilmatilassa lisääntyy, kunnes astiassa vallitsee tasapainotila. Tasapainotilassa haihtumista ja tiivistymistä tapahtuu yhtä paljon, ja astian ilmatilassa oleva höyry on kylläistä höyryä, jonka paine on kylläisen höyryn paine.
Mikä on ilmanpaineen vaikutus nesteen kiehumispisteeseen? Anna esimerkki.
Ilmanpaine vaikuttaa kiehumispisteeseen. Jos nesteen sisäinen höyrynpaine on pienempi kuin ulkoinen paine, höyryä voi muodostua vaan nesteen pinnalla. Kiehumispisteessä nesteen sisäinen höyrynpaine on ulkoisen paineen suuruinen, jolloin höyryä muodostuu kaikkialla nesteessä ja neste kiehuu.
Esimerkiksi veden kiehumispiste on 100 celsiusastetta. Jos ulkoinen paine on normaalia ilmanpainetta suurempi, kaasukuplien muodostuminen nesteessä vaatii korkeamman lämpötilan. Jos ulkoinen paine on puolestaan normaalia ilmanpainetta pienempi, vesi kiehuu matalammassa lämpötilassa.
Mitä tarkoittaa kylläisen vesihöyryn tiheys? Entä ilman suhteellinen kosteus?
Kylläisen vesihöyryn tiheys kertoo, kuinka paljon vesihöyryä ilmassa voi enintään olla. Kylläisen vesihöyryn tiheys riippuu lämpötilasta, eli lämpötila vaikuttaa vesihöyryn enimmäismäärään ilmassa.
Ilman suhteellinen kosteus RH kertoo, kuinka paljon ilmassa on vesihöyryä vesihöyryn enimmäismäärään verrattuna.
RH lasketaan jakamalla ilmassa olevan vesihöyryn tiheys kylläisen vesihöyryn tiheydellä.
(p_ilma/p_max *100%)
Mitä tarkoitetaan kastepisteellä?
Kastepiste on lämpötila, jossa ilman suhteellinen kosteus on 100%, eli vesihöyryä on ilmassa suurin mahdollinen määrä. Kastepisteessä haihtumista ja tiivistymistä tapahtuu koko ajan yhtä paljon. Mikäli lämpötila laskee kastepisteen alle, tiivistymistä tapahtuu haihtumista enemmän. Tällöin ilman vesihöyry tiivistyy sumuksi (pieniksi nestepisaroiksi ilmassa) tai vesipisaroiksi eli kasteeksi pinnoille. Mikäli kastepiste on veden sulamispistettä alhaisempi, syntyy jääkiteitä –> nurmikko kuurassa.
