Vlastnosti plynů a kapalin

1. Vlastnosti plynů a kapalin Petr Tůma

2. Skupenství plynné Ideální plyn • tvořen molekulami (atomy) – lze je považovat za hmotné body • vykonávají neustálý nahodilý pohyb – tepelného původu • působí na sebe jen při srážkách • nemají potenciální energii – neexistují mezimolekulární síly Stavové veličiny • objem V • tlak p • teplota t, T • látkové množství n

3. Tlak plynu • p = síla/plocha [N/m2] = [Pa] • normální tlak vzduchu pn = 1, 01325 . 105 Pa přepočet jednotek tlaku: • pn = 1, 01325 . 105 Pa = = 1 atm = 760 mm Hg = 760 torr = 1.013,25 mbar • tlak krve se měří v mm Hg – normální 140/90 mm Hg h = 760 mm pn = h.ρ.g ρ(Hg) = 13500 kg.m-3

4. Teplotní roztažnost plynu a termodynamická teplotní stupnice Děj isobarický Definice termodynamické teploty: T [K] = t [°C] + 273,15 zákon Gay-Lusacův

5. Teplotní rozpínavost plynu = děj isochorický zákon Charlesův Děj isotermický zákon Boyle-Mariotův p.V= konst

6. Stavová rovnice ideálního plynu pro 1 mol ideálního plynu: • standardní tlak - 1,01325 105 Pa • standardní teplota - 0 °C = 273,15 K • molární objem – 22,414 L = 22,414 10-3 m3 • R – universální plynová konstanta, R=8,314 [J K-1 mol-1] pro n molů ideálního plynu

7. Distribuce rychlostí molekul Maxwell-Boltzmanovo rozdělení rychlostí molekul plynu nejpravděpodobnější rychlost vp střední kvadratická rychlost vef Různé plyny nemají při konstantní teplotě stejnou rychlost, ale stejnou energii. – Grahamův zákon

8. Směs plynů Daltonův zákon – Celkový tlak směsi plynů je roven součtu parciálních tlaků jednotlivých složek • parciální tlak složky pi • Jaký je parciální tlak kyslíku a dusíku ve vzduchu za normálních podmínek (0 °C, 1 atm). Vzduch obsahuje 21 % O2 a 78 % N2.

9. Rozpustnost plynu v kapalině • Henryho zákon: Rozpustnost plynu v kapalině je přímo úměrná parciálnímu tlaku plynu nad kapalinou. • dekompresní nemoc • Jaká bude koncentrace dusíku v krvi potápěče, který se ponoří do hloubky 30 m?

10. Skupenství kapalné • mezimolekulární síly • vodíková vazba – • permanentní dipóly • disperzní síly – • dočasné (indukované) dipóly

11. Vypařování a var Závislost tlaku nasycených par na teplotě vypařování • probíhá při každé teplotě var • probíhá pouze při určité teplotě = teplota varu tV • teplota varu závisí na vnějším tlaku • Mount Everest - tV(voda) = 69 °C

12. Fyzikální děje v roztocích difúze: transport látky z prostředí se svou vyšší koncentrací do prostředí s koncentrací nižší • rychlost difúze je řízena koncentračním gradientem • rychlost závisí na velikosti molekul difúzní koeficienty

13. Osmóza a osmotický tlak • pronikání molekul rozpouštědla přes semipermeabilní membránu z prostředí o nižší koncentraci soli do prostředí s koncentrací vyšší • osmotický tlak: • ci – osmolarita = koncentrace všech osmoticky aktivních částic • ci[Osmol/L]= i.c [mol/L] Vypočti osmotický tlak krevní plasmy při 37°C. Z osmotického hlediska lze krevní plasmu považovat za 0,15 M roztok NaCl.

14. Osmóza a buňka • osmolarita krevní plasmy ~ 300 mOsmol/L • osmoticky aktivní: ionty, močovina, kreatinin, glukóza, .... plasmoptýza plasmolýza

15. Koloid velikost částic 1 – 1000 nm → kinetický (Brownův pohyb) převažuje nad gravitací Tyndalův efekt: ohyb světla na částicích koloidu nestabilní (lyofóbní) koloidy: disperze zlata a síry ve vodě, emulze oleje (mléko), dým a mlha koloidy molekulární – roztoky biopolymerů (10 – 100 nm) • stabilita koloidu závisí na hydratačním obalu • koagulace – shlukování • vliv pH - izoelektrický bod • přídavek soli: vsolování a vysolování

16. Vsolování a vysolování proteinu

17. Dialýza • oddělování koloidních částic od nízkomolekulárních látek přes dialyzační membránu (celofán, nitrocelulóza, polyvinylalkohol) • difúze nízkomolekulárních látek přes membránu • čištění roztoku proteinů Hemodialýza • odstraňování odpadních produktů (močovina, kyselina močová, K+) a přebytečné vody