Dermedt világ.

Az előadások a következő témára: "Dermedt világ."— Előadás másolata:

1 Dermedt világ

2 Halmazállapot-változások
Halmazállapot-változás: Miközben az anyag egyik halmazállapotból a másikba átalakul. Magyarázat: A halmazállapot-változás egy fizikai tulajdonság. Ha az anyag részecskéinek kapcsolódási módja, erősége megváltozik, megváltozik a halmazállapotuk is. Az anyag a környezetével kerül kölcsönhatásba és ennek következtében szerkezete és ezáltal tulajdonsága is megváltozik. (Pl.: szín, alak, hőmérséklet.) A részecskeszerkezetben valamint az anyag összetételében nem történik változás. Tehát új anyag nem keletkezik. Ezt nevezzük fizikai változásnak. A legtöbb kémiai anyag négy halmazállapotban lehet stabil állapotú: Szilárd, Folyékony, Légnemű és Plazma állapot

3 Halmazállapot-változások
Energiabefektetést igénylő átmenetek: Olvadás: Szilárd halmazállapotú anyagból folyékony. Párolgás, forrás: Folyékony halmazállapotból gáz vagy légnemű. Szublimáció: Szilárdból gáz halmazállapot. Energiafelszabadulással járó átmenetek: Fagyás: Folyékony halmazállapotból szilárd. Lecsapódás: Gázból folyékony halmazállapot. Kristályosodás: Gázból szilárd halmazállapot.

4 Az anyagok felépítésének változása
Minden anyag rendelkezik több-kevesebb belső energiával. A szilárd anyag részecskéi a kristály rácspontjaiban rezgő mozgást végeznek. Ha az anyaggal energiát közlünk, - pl hő formájában- akkor nő az anyag belső energiája. Emiatt a részecskék egyre gyorsabban rezegnek. A részecskék közti kötések egy ponton túl felszakadnak, és a kristályrács szétesik. A részecskék egymáson elgördülnek, az anyag folyékonnyá válik

5 Az olvadás 3 szakasza T III. folyékony Szilárd, folyékony 0°C II.
ΔEb 0°C T III. II. I.

6 Olvadáspont Az olvadáspont valamely anyag szilárd halmazállapotból folyadék halmazállapotba történő átmenetének egyensúlyi hőmérséklete. Jele: Tm Vas 1535°C Fagyálló -25°C Gyémánt 3727 °C Cukor 180°C Víz 0°C

7 Víz A tökéletesen tiszta víz, amit még laboratóriumi körülmények között is nehéz előállítani, nem fagy meg 0 C°-on. A vízben található kis méretű szennyeződések indítják be azt a folyamatot, aminek köszönhetően a víz megfagy. A tudósok elsők között a légköri kutatások során találkoztak -40 fokos folyékony vízzel, de tudományosan nem tudták megállapítani, hogy mi az a hőmérsékletküszöb, ahol a tiszta víz is eléri a fagypontot. A víznek ezt az állapotát túlhűtött állapotnak nevezik. A vízmolekulák kristályos szerkezetét legjobban télen figyelhetjük meg. Ha egy hópelyhet mikroszkóp alatt megvizsgálunk felismerhetjük annak tökéletes geometriai felépítését a víz információ tárolására képes, ha egy hópelyhet természetes körülmények között felolvasztunk, majd ugyanezen körülmények között visszafagyasztunk, pontosan ugyanazt a felépítésű hópelyhet kapjuk, tehát a víz "emlékszik" rá, hogy ő kicsoda.

8 Sűrűség és térfogatváltozás (fagyás-olvadás)
Fagyáskor az anyagok térfogata általában csökken, kivéve a víz és a vas esetében. A víznek 4 °C-on a legkisebb a térfogata, és további hűtés hatására kitágul. A tágulás fagyás közben is folytatódik, a növekvő térfogatú jég pedig rendkívül nagy erőt képes kifejteni. Például a sziklák repedéseiben megfagyó víz szétrepeszti a legkeményebb kőzetet is, amely a magas hegységek lepusztulásának legfőbb oka Oka: A víz megfagyásakor kialakuló kristályszerkezetben hidrogén-híd kötések alakulnak ki, amelynél a hidrogén atommagok közti távolság nagyobb, mint a kovalens kötésű hidrogén és oxigén atommagok közti távolság, és egyre inkább eltávolítja egymástól a vízmolekulákat. Például a sziklák repedéseiben megfagyó víz szétrepeszti a legkeményebb kőzetet is, amely a magas hegységek lepusztulásának legfőbb oka. Mivel fagyás közben a térfogat növekszik, a jég sűrűsége kisebb lesz mint a vízé, ezért a jég úszik a vízen. Olvadáskor az anyagok térfogata megnő , sűrűsége pedig csökken . Azonban a víz ebben az esetében is egy kivétel, mert minden fordítva történik.

9 Olvadáshő és fagyáshő Az olvadáshő az egységnyi mennyiségű anyagnak állandó hőmérsékleten és állandó nyomáson történő megolvadásához szükséges hőenergia. Jele: Lo Mértékegysége: kJ / kg , J / kg Lo = Q / m Olvadáshő = hőmennyiség / tömeg Az olvadás és fagyás azonos hőmérsékleten megy végbe, a fagyáshő egyenlő az olvadáshővel.

10 Az olvadáspontot befolyásoló tényező I. - nyomás
Az olvadáspontot általában normál légköri nyomás mellett vizsgálják. A környezet nyomása hatással van az anyagok olvadáspontjára. Egy szilárd anyag megolvadásakor a keletkező folyadék általában nagyobb térfogatú, mint a szilárd fázis térfogata. Ha növeljük a nyomást, akkor a testek térfogata éppen ellenkezőleg, kis mértékben csökken, tehát azt várhatjuk, hogy a nyomás és a hőmérsékletnövekedés éppen ellentétes hatású, vagyis nagyobb nyomások esetén az anyagok általában magasabb hőmérsékleten olvadnak meg. A tapasztalat igazolja ezt a feltételezést, nagyobb nyomások hatására az olvadáspont általában emelkedik.

11 Az olvadáspontot befolyásoló tényező II. - összetétel
Az olvadáspontot befolyásoló másik tényező a folyadék összetétele. A tiszta anyag olvadáspontjához képest a folyadék olvadáspontja (fagyáspontja) lecsökken, ha benne valamilyen anyagot feloldunk. Ha például vízben konyhasót oldunk fel, akkor az oldat folyadék maradhat egészen - 22 ° C -ig, míg ha az oldat a konyhasó mellett kalcium-kloridot is tartalmaz, akkor a fagyáspont akár - 45 ° C -ig is lecsökkenhet. Az oldatok fagyáspontcsökkenésének nagy szerepe van a hűtőfolyadékok és egyéb hűtőközegek készítésénél, valamint a téli, havas-jeges útburkolatok csúszásmentessé tételénél. Ötvözetek esetében az olvadáspont alacsonyabb, mint az összetevő anyagok bármelyikének az olvadáspontja.

12 Amorf A reklám ipar is felhasználja a fagyás és olvadás folyamatának szépségét Kattintásra indul A szilárd halmazállapotú, de nem szabályos kristályos szerkezetű anyagokat nevezzük amorfnak. Maga a szó latin eredetű durva fordítása: formátlan. Ezekben az anyagokban a kristályokra jellemző rendezettség, szabályosság hiányzik, ebből a szempontból szerkezetük inkább a folyadékokra hasonlít. A folyadékoktól viszont éppen a különösen magas viszkozitás különbözteti meg őket. Szerkezetükből az is következik, hogy egészen más tulajdonságaik lesznek, mint a kristályos változatoknak. hírhedt amorf anyag az üveg.

13 Az amorf anyagok tulajdonságai
Az amorf anyagok sok mindenben különböznek a kristályos anyagoktól. Például: Nincs éles olvadáspontjuk, ugyanis ha az amorf szenet melegítjük, fokozatosan lágyulni kezd, a viszkozitás pedig rohamosan, sok nagyságrenddel csökken. A fázis viszont ugyanaz, akár szilárd, akár folyékony az anyag. Nincs fázisváltozás. Jó áram- és hőszigetelők, ugyanis az elektronok nem tudnak elmozdulni, nincs delokalizált pí kötés. Elektromos ellenállásuk és mechanikai szilárdságuk általában jóval nagyobb, mint a kristályos változataikéi. A amorf fémek (más néven fémüvegek) nagyon jól mágnesezhetők, korrózió és kopásállóságuk kimagasló.

14 Próbálkozásaink Más amorf anyagok borostyán Obszidián viasz Paraffin

15 IGLU Eszkimók menedéke.
A hó és jég jó hőszigetelő: hiszen a hókristályok levegőt ejtenek csapdába. Amíg a kinti hőmérséklet akár -45 °C- ig is süllyedhet, addig a benti elérheti a 16 °C-t csupán a test melegétől fűtve. Építészetileg a jégkunyhó egyedülálló abban, hogy a kupolát nem támasztják alá, ehhez csupán a hó téglákat kell a megfelelő módon összeilleszteni. Az alvó rész és az iglu bejárata nem egy szintben van. Ez megakadályozza a légcserét, hideg csapdaként működik, így az alvó tér melege (lámpa, testhő) bent marad a kunyhóban.

16 Jégszobor A jégszobor egy olyan szobortípus, amely készítésekor a művész nyersanyagként jeget használ. Jégszobrokat már időszámításunk szerint 387-ben készítettek a folyók jegéből a korai Kínában. A jeget jégveremben tárolták. A jég faragását nehezíti, hogy bizonyos hőmérséklet felett formázhatatlanná válik és idővel a jég hőmérsékletének változása közben a megmunkálhatósága is változik. A jégtömbök tömegét és sűrűségét tekintve számos kritériumnak kell megfelelnie, leggyakrabban a színtiszta kristályvizet használják, hiszen ennek eredménye az üvegszerű, átlátszó szobor. Zavaros vagy tejszerű akkor lesz a jég, ha mikroszkopikus oxigénbuborékok maradnak a víz alkotóelemei közt. Ahhoz,hogy a jég víztiszta maradjon, egy olyan speciális eljárásra van szükség, amely során a vizet fagyásig folyamatosan cirkuláltatják, ezáltal megelőzve a buborékok képződésének lehetőségét. Új technikának számít a színes jégszobor is. Ebben az esetben vagy színes zselét kevernek a vízbe, vagy színes apró szemcsés homokot mielőtt lefagyasztanák. Fontos a faragási technika,ami gyors és kíméletes pl: láncfűrész, CNC gép.

17 Jég - graffiti Egy berlini székhelyű kreatív csapat, a háromfős Stiftung FREIZEIT  köztéri projektjeik közé tartozik a jég – graffiti, amely a street-art egyik természetes megjelenése. Hozzávalók: ecset, víz és kreativitás. A képeket gondozni kell egy ideig, újra és újra jó tocsogósan felvinni a vizet, ha az még megfagyás előtt elpárolog.

18 Viaszfigura A viaszfigura készítésének titkát sokáig a papok és apácák őrizték. Összetétele: méhviasz, parafaviasz , a viasz átlátszóságát csökkentő mészkőpor és állati zsír, amely csökkenti a viasz törékenységét. A hozzávalókat vízfürdőben 2 órán át melegítik. Olajfestékkel színezik Hálón keresztül szűrik Az oldatot gipszöntő formába öntik, ahol a viasz 10 perc alatt megkeményedik A kész viaszfigurákat forró, éles pengével formázzák

19 Gasztroművészet csokival és grillázzsal
A grillázs cukorból és dióból készített édesség.  A forró cukorban megperzselődött dió teszi rugalmassá a grillázs anyagát. A forró cukros-diós massza képlékeny és könnyen formázható, de pillanatok alatt dermedni kezd és megszilárdul, így gyorsan kell vele dolgozni. A csokigyurma elkészítéséhez csoki és méz 3:1 arányú keverékét használják. Dermesztés után a kéz melegétől lágyulva formázható. Kattintásra indul!

20 Alkímia Kattintásra indul!
Közönséges fémek arannyá és ezüstté változtatásának ősi tudománya. Az aranycsinálás Mezopotámiában és Kínában terjedt el leginkább, amelynek lényege, hogy porózus edénybe helyezett nemesfém ötvözet felett hevített levegőt vezetnek el, a fémek oxidálódnak, csak az arany és ezüst marad meg. Kínában alakul ki az az elmélet, hogy a higanyosság és a kénesség két fő tulajdonság az anyagtudományban, a Yin és Yang párhuzam. A higanyosság formálható, olvasztható, a fémes tulajdonságokért felelős. A kénesség pedig a nem-fémes anyagok tulajdonságainak lényege pl:törékenység. Hét féle fém. Olvasztható és képlékeny, higanyból és kénből állnak. Ásványi anyagok mellett megjelennek növényi és állati eredetűek is. Desztillációval vagy gyenge savakkal kezelve állítják őket elő.

21 Üvegművészet Az üveg amorf állapotú szilárd anyag, bár egyes kémiai tulajdonságai általában folyadékokra jellemzőek  A különbség a folyadék- és az üvegállapot között az, hogy megszilárdult állapotban az üvegszerkezetet alkotó atomok hőmozgása gátolt. Amikor az üveg lehűl, akkor lényegében nem alakul át a halmazállapota, hanem egy bizonyos hőmérséklet tartományban megnő a viszkozitása, és megkeményedik. Az olvasztás több lépésből áll: 1. összeolvasztás 1480 C° körül 2. a keletkezett gázok eltávolítása 3. hűtés Formázás:  öntés, fúvás, préselés, húzás Hűtés: Az üveg rossz hővezető, ezért ügyelni kell arra, hogy egyenletesen hűljön, és ne törjön el. A hűlés közben keletkező mechanikus feszültség nagysága függ az üveg hőtágulási együtthatójától.

22 A kerámia művészete  Építőanyagok, csempék, edények, díszek, szobrocskák agyagból való készítésének technikája.  Az agyag a földpátok elmállásából keletkezik, s vele keveredett vasvegyületek és egyéb ásványi anyagok hatására égetéskor vörös, barna, sárga színű lesz.  Az agyagtárgyakat égetés előtt szárítják,ekkor a nedvesség egy része eltávozik, égetéskor kapja meg az edény a szilárdságát. A nem megfelelően szárított edény égetéskor a hő hatására szétpattanhat.  Általában a második égetés előtt kerül sor az edények, tárgyak mázazására, mely a használhatóságukat, s egyben díszítésüket szolgálja.

23 Készítette: Hörnyék Franciska Kovács Alexandra Tanos Balázs 11
Készítette: Hörnyék Franciska Kovács Alexandra Tanos Balázs osztály Felkészítő tanár: Schell Lívia Mozgásjavító Általános Iskola, Szakközépiskola, Egységes Gyógypedagógiai Módszertani Intézmény és Kollégium , Budapest XIV. Mexikói út 60. Forrás: Jurisits, Szűcs: Fizika 10.- Mozaik kiadó