Kemi
Tøris i en boks
11. august 2006 af
michael_1.g (Slettet)
Lad os sige jeg har en boks med noget tøris i. Boksen er helt lukket og meget solid. T og V er konstante.
Efter et stykke tid smelter tørisen og bliver til CO2 (g). Derved bliver trykket det maksimale for CO2 (s) <-> CO2(g).
Så varmer jeg boksen op, og temperaturen stiger til over CO2's kogepunkt. Iflg. pV = nRT, så stiger T (og n, eftersom det kun er stofmængden for gassen), og dermed må enten p eller V stige. Da gassen er lukket inden i en boks, vokser p. Men på et tidspunkt må p være så stor, at der ikke dannes mere CO2 (g), selvom man bliver ved med at varme op. Hvad sker der så? Forbliver tørisen i fast form, selvom man varmer den op?
Efter et stykke tid smelter tørisen og bliver til CO2 (g). Derved bliver trykket det maksimale for CO2 (s) <-> CO2(g).
Så varmer jeg boksen op, og temperaturen stiger til over CO2's kogepunkt. Iflg. pV = nRT, så stiger T (og n, eftersom det kun er stofmængden for gassen), og dermed må enten p eller V stige. Da gassen er lukket inden i en boks, vokser p. Men på et tidspunkt må p være så stor, at der ikke dannes mere CO2 (g), selvom man bliver ved med at varme op. Hvad sker der så? Forbliver tørisen i fast form, selvom man varmer den op?
Svar #1
12. august 2006 af Horekassen (Slettet)
Som du selv skriver så fås vha idealgasformlen at at når temperaturen stiger så vil trykket også stige, hvis V og n er konstante
På denne side er et diagram over CO2´s faser: http://www.fysikbasen.dk/index.php?page=Vis&id=109
Såvidt jeg kan aflæse det diagram vil CO2´en inde boksen skifte fase enten til enten fastform eller flydendeform afhængig af forholdende.
På denne side er et diagram over CO2´s faser: http://www.fysikbasen.dk/index.php?page=Vis&id=109
Såvidt jeg kan aflæse det diagram vil CO2´en inde boksen skifte fase enten til enten fastform eller flydendeform afhængig af forholdende.
Svar #2
12. august 2006 af michael_1.g (Slettet)
Godt link (undtagen at de har angivet CO2's kogepunkt forkert to gange :p ). Det forklarer en del.
"Såvidt jeg kan aflæse det diagram vil CO2´en inde boksen skifte fase enten til enten fastform eller flydendeform afhængig af forholdende."
Du mener vel flydende og gasform? Jeg hadve ikke tænkt på, at CO2 kunne være flydende, men det giver jo mening, især når trykket stiger. Så jeg har søgt lidt vidre og fundet http://en.wikipedia.org/wiki/Supercritical_carbon_dioxide hvor der står:
"If the temperature and pressure are both increased, it can adopt properties midway between a gas and a liquid. It behaves like a supercritical fluid above its critical temperature (31.1 degrees Celsius) and pressure (73 atm), expanding to fill its container like a gas, but with a density like that of a liquid."
Det, jeg undrede mig over i #0 var, at tørisen forblev frossen, selv over temperaturer langt over dets kogepunkt.
Det kunne være interessant at vide om det også gælder for I2, som også går fra I2 -> I2 (g), og som jeg lige kan komme på.
"Såvidt jeg kan aflæse det diagram vil CO2´en inde boksen skifte fase enten til enten fastform eller flydendeform afhængig af forholdende."
Du mener vel flydende og gasform? Jeg hadve ikke tænkt på, at CO2 kunne være flydende, men det giver jo mening, især når trykket stiger. Så jeg har søgt lidt vidre og fundet http://en.wikipedia.org/wiki/Supercritical_carbon_dioxide hvor der står:
"If the temperature and pressure are both increased, it can adopt properties midway between a gas and a liquid. It behaves like a supercritical fluid above its critical temperature (31.1 degrees Celsius) and pressure (73 atm), expanding to fill its container like a gas, but with a density like that of a liquid."
Det, jeg undrede mig over i #0 var, at tørisen forblev frossen, selv over temperaturer langt over dets kogepunkt.
Det kunne være interessant at vide om det også gælder for I2, som også går fra I2 -> I2 (g), og som jeg lige kan komme på.
Svar #4
13. august 2006 af michael_1.g (Slettet)
Hvad hvis man vacuumpakkede en blok tøris (og evt. opvarmer den)?
Jeg kan ikke finde densiteten af tøris (l), men jeg går ud fra at, at densiteten af CO2 (s) er mindre end CO2(l).
Vil CO2 forblive fast? Hvis den skal blive supercritical fluid, så skal noget af CO2 fordampe, hvilket ikke et muligt, hvis den er vacuumpakket.
Jeg kan ikke finde densiteten af tøris (l), men jeg går ud fra at, at densiteten af CO2 (s) er mindre end CO2(l).
Vil CO2 forblive fast? Hvis den skal blive supercritical fluid, så skal noget af CO2 fordampe, hvilket ikke et muligt, hvis den er vacuumpakket.
Svar #5
15. august 2006 af michael_1.g (Slettet)
Lad os sige T = 298 K.
Hvad vil trykket være i beholderen?
p = F/a (hvor p er tryk, F er kraft og a er areal), men gælder det for faste stoffer? Sagt på en anden måde: Hvad vil trykket være i en solid klods af metal (eller, i mit tilfælde, en klods af CO2 (s) indkapslet i en solid metalkapsel e.l.)?
Hvis vi tager begge ekstremer: 0 bar eller fx 10000 bar, så er forefindes CO2 iflg. fasediagrammet enten på gasform eller fastform. Det vil ikke gå over i supercritical fluid-fase, da T ikke overskrider 31,1 *C.
Den vil heller ikke gå hen i gasfase, da vi ved, at CO2'en er vaccumpakket - dvs. hverken "luft" eller "tomt rum" hvor gassen kan boltre sig.
Da jeg har antaget at densiteten af CO2(l) > CO2(s) (, kan klodsen ikke afgive særlig meget varme. Den kan afgive netop så meget varme, så CO2 er så "kold" som muligt, dog uden at smelte, da det vil være til et faseskifte, hvor CO2(s) -> CO2(l). Dette er ikke muligt, eftersom CO2(s) er vacuumpakket ned i en meget stabil kasse/klods, så volumenarbejde er udelukket.
Så konklusionen må derfor være, at den vacuumpakkede CO2 forbliver fast... Men det virker usandsynligt og mod vores erfaringer. Så et eller andet sted i det ovenstående har jeg begået en fejlslutning eller en forkert antagelse. Hvor?
Hvad vil trykket være i beholderen?
p = F/a (hvor p er tryk, F er kraft og a er areal), men gælder det for faste stoffer? Sagt på en anden måde: Hvad vil trykket være i en solid klods af metal (eller, i mit tilfælde, en klods af CO2 (s) indkapslet i en solid metalkapsel e.l.)?
Hvis vi tager begge ekstremer: 0 bar eller fx 10000 bar, så er forefindes CO2 iflg. fasediagrammet enten på gasform eller fastform. Det vil ikke gå over i supercritical fluid-fase, da T ikke overskrider 31,1 *C.
Den vil heller ikke gå hen i gasfase, da vi ved, at CO2'en er vaccumpakket - dvs. hverken "luft" eller "tomt rum" hvor gassen kan boltre sig.
Da jeg har antaget at densiteten af CO2(l) > CO2(s) (, kan klodsen ikke afgive særlig meget varme. Den kan afgive netop så meget varme, så CO2 er så "kold" som muligt, dog uden at smelte, da det vil være til et faseskifte, hvor CO2(s) -> CO2(l). Dette er ikke muligt, eftersom CO2(s) er vacuumpakket ned i en meget stabil kasse/klods, så volumenarbejde er udelukket.
Så konklusionen må derfor være, at den vacuumpakkede CO2 forbliver fast... Men det virker usandsynligt og mod vores erfaringer. Så et eller andet sted i det ovenstående har jeg begået en fejlslutning eller en forkert antagelse. Hvor?
Skriv et svar til: Tøris i en boks
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.