Μάθημα : Στοιχεία Ψύξης Κλιματισμός

Οι μετατροπές φάσης (ή αλλαγές κατάστασης της ύλης) αναφέρονται στη μετάβαση ενός υλικού από μια φυσική κατάσταση (στερεό, υγρό, αέριο) σε μια άλλη. Αυτές οι μετατροπές συμβαίνουν όταν προσφέρεται ή αφαιρείται θερμότητα (ενέργεια) και πραγματοποιούνται υπό σταθερή θερμοκρασία και πίεση.

1. Μετατροπές με Προσθήκη Θερμότητας (Απορρόφηση Ενέργειας)

• Τήξη: Η μετάβαση από τη στερεή στην υγρή κατάσταση (π.χ. ο πάγος που λιώνει και γίνεται νερό).

• Εξάτμιση / Βρασμός: Η μετάβαση από την υγρή στην αέρια κατάσταση.

  • Εξάτμιση: Γίνεται μόνο από την επιφάνεια του υγρού και σε οποιαδήποτε θερμοκρασία.

  • Βρασμός (κορεσμός): Γίνεται σε όλη τη μάζα του υγρού σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία (σημείο βρασμού).

• Εξάχνωση: Η απευθείας μετάβαση από τη στερεή στην αέρια κατάσταση, χωρίς το υλικό να περάσει ενδιάμεσα από την υγρή μορφή (π.χ. η ναφθαλίνη ή ο ξηρός πάγος).

2. Μετατροπές με Αφαίρεση Θερμότητας (Έκλυση Ενέργειας)

• Υγροποίηση (ή Συμπύκνωση): Η μετάβαση από την αέρια στην υγρή κατάσταση (π.χ. οι υδρατμοί που γίνονται σταγόνες στα τζάμια ή η λειτουργία του συμπυκνωτή στο κλιματιστικό).

• Πήξη (ή Στερεοποίηση): Η μετάβαση από την υγρή στην στερεή κατάσταση (π.χ. το νερό που παγώνει στην κατάψυξη).

• Απόθεση (ή Συμπύκνωση σε Στερεό): Η απευθείας μετάβαση από την αέρια στη στερεή κατάσταση (π.χ. ο σχηματισμός παγετού/πάχνης τις κρύες νύχτες του χειμώνα).

Στόχοι της Ενότητας:

Οι μαθητές πρέπει να είναι σε θέση να:

• Αντιλαμβάνονται ότι μία ουσία μπορεί να βρεθεί σε 3 διαφορετικές φυσικές καταστάσεις.
• Αναφέρουν σε ποια φυσική κατάσταση βρίσκονται διαφορερικές ουσίες υπό συνήθεις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

Το διάγραμμα Πίεσης - Όγκου (γνωστό ως διάγραμμα P-V ή διάγραμμα Clapeyron) είναι ένα από τα πιο σημαντικά εργαλεία στη Θερμοδυναμική και στην Ψύξη. Χρησιμοποιείται για τη γραφική αναπαράσταση των μεταβολών της κατάστασης ενός αερίου, δείχνοντας πώς μεταβάλλεται η πίεση (P) σε σχέση με τον όγκο (V) που καταλαμβάνει.

Στον κατακόρυφο άξονα  τοποθετείται η Πίεση  και στον οριζόντιο άξονα ο Όγκος. Κάθε σημείο πάνω στο διάγραμμα αντιπροσωπεύει μια συγκεκριμένη κατάσταση ισορροπίας του αερίου.

Στόχοι :

Οι μαθητές να είναι σε θέση να :

• Απεικονίζουν τις χαρακτηριστικές μεταβολές κατάστασης των αερίων.
• Περιγράφουν τρόπους πραγματοποίησης χαρακτηριστικών μεταβολών της κατάστασης των αερίων.