Záhadné skupenstvo vody

09. jan. 2018 • Fyzikálne vedy

Záhadné skupenstvo vody

Skupenské stavy vody – ľad, voda a para, sú asi každému dobre známe. Existuje však aj taká forma tejto najobyčajnejšej látky na Zemi, ktorú nemožno zaradiť k žiadnemu z nich. Aj napriek jej dlhodobému využívaniu, ju dosiaľ takmer nik nevidel. Volá sa superkritická voda.

Superkritická voda je zvláštny typ hustého plynu, čo znamená, že má niektoré vlastnosti plynu aj kvapaliny. 

Objasnime si najprv význam slova voda. Tých významov je viacero, no s ohľadom na našu tému sú dôležité najmä dva. V prvom prípade sa ním označuje čistá látka, ktorej chemické zloženie vyjadruje známy vzorec H2O, v druhom prípade je to označenie kvapalného skupenstva tejto látky. V tomto článku sa používa predovšetkým v jeho prvom význame.

Fázový diagram

Fázový diagram vody hovorí o tom, pri akých teplotách a tlakoch môže existovať ľad, pri akých kvapalná voda a pri akých vodná para. Zároveň hovorí o tom, pri akých teplotách a tlakoch dochádza k premene jedného skupenstva na druhé. Ak predpokladáme, že východiskovým bodom bude teplota -20 °C a štandardný atmosférický tlak 0,1 MPa a ideme na diagrame zľava doprava (teda zvyšujeme teplotu), meníme najskôr ľad na vodu a neskôr vodu na vodnú paru. Táto premena platí pri všetkých tlakoch s výnimkou tých, ktoré sú pod takzvaným trojným bodom (pri teplote 0,01 °C a tlaku 611,7 Pa). Pod ním sa ľad premieňa sublimáciou priamo na vodnú paru. Druhou výnimkou sú teploty a tlaky nad kritickým bodom. Naša téma sa týka práve tohto prípadu.

ilustračné foto /voda/

Nezvyčajná forma vody

Na slovné spojenie superkritická voda si možno spomeniete v súvislosti so spomínaným fázovým diagramom vody z učebníc fyziky. Pri teplotách a tlakoch nad kritickým bodom opúšťa naša obyčajná voda svoju zvyčajnú podobu a stáva sa superkritickou. Podmienky, pri ktorých existuje, nám ju však nedovoľujú vidieť. Jej snímku by sme museli urobiť minimálne tesne nad teplotou 374,14 °C a pri tlaku 22,09 MPa – takéto podmienky možno dosiahnuť iba v hrubostennej kovovej nádobe. Superkritická voda je teda dosť záhadná forma vody, a preto si môžeme pomôcť bezpečnejším (hoci len abstraktným) experimentom. Predstavme si, že kvapalnú vodu máme v uzavretej priehľadnej hrubostennej nádobe a postupne ju ohrievame. Voda sa so zvyšujúcou teplotou odparuje, ale pretože jej pary nemajú kde uniknúť, tlak v nádobe sa postupne zvyšuje. Dosiahli sme už teplotu napríklad 200 °C, ale voda ešte nevrie. Navonok sa teda nedeje takmer nič. Situácia sa však dramaticky zmení práve pri teplote kritického bodu, keď náhle zmizne rozhranie medzi kvapalinou a jej parou, teda hladina vody. V tomto momente zaniknú aj obe skupenstvá vody a vznikne niečo úplne nové. Práve to sa nazýva supekritická voda.

 

Autor a foto: prof. Ing. Karol Jesenák, CSc., Prírodovedecká fakulta Univerzity Komenského v Bratislave

Uverejnila: VČ

 

Viac o záhadnom skupenstve vody, ako aj o iných zaujímavých témach, sa dočítate v časopise Quark (číslo 01/2018), ktorý nájdete v novinových stánkoch alebo si ho môžete predplatiť v elektronickej alebo papierovej verzii na www.quark.sk.

Súvisiace:

Články
Hore
TVT 2018
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2017
Utorok s psychológiou TVT 2018
Publikácie Veda v CENTRE
QUARK
Aurelium - centrum vedy
CVTI SR 80. výročie
Prechod VK na VND - jeseň
Extrapolácie 2018
Veda v Centre
TVT 2017 články
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Denne produkujeme asi 0,5 až 1,5 litra slín.
Zistite viac