Varför krävs det mer energi att förånga mättad vatten i 1atm än vid 8atm?
Which process requires more energy: completely vaporizing 1 kg of saturated liquid water at 1 atm pressure or completely vaporizing 1 kg of saturated liquid water at 8 atm pressure?
[Vaporizing = Förångning = gå från vätska till ånga.]
På svenska: Uppgiften frågar efter vilket alternativ som kräver högst energi att helt övergå från mättad vätska till ånga, kokpunkten är nådd i båda fallen.
alt. a) 1 kg vatten vid 1 atm tryck eller alt. b) 1kg vatten vid 8 atm tryck då kokpunkten är nådd.
Svaret: Vid 1 atm tryck krävs mer energi...
------
Läser man i tabeller och diagram så ser man att ja det är helt rätt.*
- Den latenta värmen är lägre ju högre tryck man har. I kritiska punkten 0.
- Ju högre tryck man har desto lägre entalpi (energi som krävs för övergång).
- Latent värme =
Men varför? Medför inte högre tryck att atombindningarna är starkare vilket borde kräva mer energi för att sära på de (för att förånga). Dessutom borde ju arbetet som krävs för att knuffa undan luften vara högre i högre tryck [].
Vad är det jag missar eller inte förstår :s
(Svara i den grad ni kan, dvs högsta nivå)
Tack
*
.jpg?width=80&crop=0,0,80,80)
Kokpunkten kan bestämmas genom Clausius–Clapeyron-ekvationen, om du googlar lite så får du se beroendet.
Du kan se det som att om trycket i luften är högre, så finns det en större kraft från luften mot vätskan att trycka tillbaka det som försöker förångas ner i vätskan igen. Är trycket i luften mindre så behövs också mindre energi för vätskan behöver "kämpa" mindre emot luften för att trycka upp ångan.
EDIT: Varför inte förklara det med en video.
https://www.youtube.com/watch?v=ffBusZO-TO0
Tack för svaret och klippet. Jag förstår mer eller mindre det du och videon försöker säga.
Är trycket i luften mindre så behövs också mindre energi för vätskan behöver "kämpa" mindre emot luften för att trycka upp ångan.
Edit:
Det går ju emot det svaret på uppgiften säger: att det krävs mer energi vid det lägre trycket.
Det borde ju vara att HÖG tryck svårare att förångas mer energi.
Ju högre tryck desto lägre energi krävs att omvandla vätskan (förånga).
Se t.ex. diagrammet jag länkade ovan. Ju högre upp i Y-axeln desto högre tryck. Vi ser även att avståndet mellan saturated-liquid-line och saturated-vapor-line blir lägre då (dvs lägre entalpi/latent värme/energi för övergång.
Vidare i diagrammet ser vi att ju högre tryck desto högre temperatur krävs att nå mättad vätska (saturated-liquid-point/kokpunkten).
>>Jag tänkte lite fel. Ja, det går åt mer energi att nå kokpunkten. Men därefter vid övergången från kokpunkt till förångning krävs mindre energi vid högre tryck.<< Svaret kanske ligger i att atomerna har såpass hög intern kinetisk energi att det inte krävs särskilt mycket mer för förångning.
Det är väl bättre att tänka att vätskan har mer energi vid en högre temperatur. För att den ska kunna hålla en hög temperatur måste ångtrycket vara högt och då krävs ett större yttre tryck för att stoppa kokning. Om partiklarna redan har mycket energi i vätskeform behöver de sen inte lika mycket energi för att övergå till gas. I princip kan du se vätskan som partiklar som rör sig väldigt snabbt men hålls nära varandra pga det stora yttre trycket.
Stämmer min senaste redigering?
>>Jag tänkte lite fel. Ja, det går åt mer energi att nå kokpunkten. Men därefter vid övergången från kokpunkt till förångning krävs mindre energi vid högre tryck.<<
Svaret kanske ligger i att atomerna har såpass hög intern kinetisk energi att det inte krävs särskilt mycket mer för förångning.
Detta är väl det du säger också? =)
Alltså att vid högre tryck har vatten vid kokpunkten hög energi och det krävs därför inte särskilt mycket mer för övergången till ånga.
Ja, precis.
Du kan utgå från 100 grader och 1 atm. För att vatten ska koka vid, säg, 110 grader måste du öka trycket. När vattnet värms upp 10 grader kostar det en viss mängd energi. Nu har vi ånga vid 110 grader istället för 100 grader, så vi måste även värma ångan 10 grader. Men ånga har mycket lägre specifik värmekapacitet än vatten så den extra energi vi tillförde vattnet kompenserar mer än väl för att ångan ska få en lite högre temperatur. Alltså kostar det totalt sett mindre energi att förånga vattnet vid 110 istället för 100 grader. Om jag inte satt på ett tåg och skrev från mobilen hade jag visat det grafiskt.
Jag kanske missuppfattade frågan. Jag utgick ifrån att vätskorna startade vid samma temperatur och sedan tillförde energi men det står ju faktiskt att båda vätskorna är mättade.
Okej jag försöker igen. Om båda vätskorna är mättade så betyder det att kokpunkten är nådd, kokpunkten vid 8 atm kommer vara högre än vid 1 atm, det var det vi kom fram till nyss. Det vi vill veta nu är alltså då hur mycket energi som krävs att förånga dessa två vätskor vid olika tryck och olika kokpunkt.
Då kan du tänka såhär: Vätskan som är vid 8 atm har en högre temperatur (pga högre kokpunkt) och därmed har molekylerna en högre kinetisk energi, om du tittar på energin för t ex en ideal gas ser du att den bara beror på temperaturen. Eftersom molekylerna vid 8 atm redan har en högre kinetisk energi än molekylerna vid 1 atm så kommer det krävas mindre tillförd energi för att förångas.
Tack Teraeagle och emmynoether, nu klarnade det och nu kan jag gå vidare i kapitlet! Skönt!! :)
