Kondenzace

Kondenzace (též zkapalnění) je skupenská přeměna, při které se látka v plynném skupenství mění na látku ve skupenství kapalném. Dochází k ní buď ochlazením plynu pod jeho rosný bod, nebo zvýšením tlaku. Kondenzace je exotermický děj, což znamená, že se při ní uvolňuje teplo, známé jako skupenské teplo kondenzační. Toto teplo je co do velikosti rovno skupenskému teplu výparnému, které je naopak potřeba dodat kapalině k jejímu vypaření.

Kondenzace je klíčovým procesem v koloběhu vody v přírodě a má zásadní význam v mnoha průmyslových a technologických aplikacích. Opačným procesem ke kondenzaci je vypařování nebo var. ```

```

🔬 Fyzikální princip

Kondenzace nastává, když molekuly plynu ztratí dostatek kinetické energie na to, aby přitažlivé mezimolekulární síly převládly nad jejich pohybem. Tím se molekuly přiblíží k sobě a vytvoří kapalnou strukturu.

Proces je řízen dvěma hlavními faktory: teplotou a tlakem.

• Sytá pára: Plyn (například vodní pára ve vzduchu) může pojmout jen určité maximální množství molekul dané látky při dané teplotě. Když je tohoto maxima dosaženo, říká se, že plyn je nasycený neboli sytý.
• Rosný bod: Je to teplota, při které se musí vzduch (nebo jiný plyn) ochladit, aby se vodní pára v něm obsažená stala nasycenou. Při dalším ochlazení pod tuto teplotu začíná pára kondenzovat.
• Kondenzační jádra: V reálném prostředí kondenzace nezačíná spontánně. Molekuly vodní páry potřebují malý pevný nebo kapalný povrch, na kterém se mohou zachytit a shlukovat. Těmto mikroskopickým částicím (např. prach, pyl, krystalky solí, saze) se říká kondenzační jádra. Bez nich by bylo k vyvolání kondenzace zapotřebí mnohem většího přesycení páry.

```

```

🌡️ Podmínky pro vznik kondenzace

Aby mohlo dojít ke kondenzaci, musí být splněna alespoň jedna z následujících podmínek:

1. Ochlazení plynu pod rosný bod: Nejběžnější příčina kondenzace. Když se teplota plynu obsahujícího páru sníží pod jeho rosný bod, pára se stane přesycenou a začne se měnit v kapalinu. Příkladem je vznik rosy na trávě během chladné noci nebo orosení studené láhve vytažené z lednice.
2. Zvýšení tlaku: Stlačením plynu při konstantní teplotě se molekuly přiblíží k sobě, což usnadní působení mezimolekulárních sil a může vést ke zkapalnění. Tento princip se využívá například při zkapalňování technických plynů, jako je propan a butan v tlakových lahvích.
3. Smíchání plynů o různé teplotě a vlhkosti: Kondenzace může nastat i při smíchání dvou objemů vzduchu, které samy o sobě nejsou nasycené, ale jejich výsledná směs již přesycená je. Příkladem je viditelný dech v chladném počasí.

```

```

💧 Typy a projevy kondenzace

Kondenzaci můžeme pozorovat v mnoha různých formách v přírodě i v každodenním životě:

• Rosa: Kapky vody, které se tvoří na povrchu předmětů (tráva, listy, automobily) ochlazených pod rosný bod okolního vzduchu, typicky během jasných a klidných nocí.
• Mlha a oblaky: Jsou tvořeny drobnými vodními kapičkami nebo ledovými krystalky, které vznikly kondenzací vodní páry na kondenzačních jádrech ve větším objemu vzduchu. Mlha je v podstatě oblak nacházející se při zemském povrchu.
• Orosení povrchů: Běžný jev na vnitřní straně oken v zimě, na zrcadle v koupelně po horké sprše nebo na brýlích při přechodu z chladu do tepla. Vzniká kontaktem teplého a vlhkého vzduchu se studeným povrchem.
• Srážky: Když kapičky vody v oblacích narostou do takové velikosti, že je gravitace přemůže a vzduch je již neudrží ve vznosu, padají k zemi jako déšť.
• Destilace: V laboratorním i průmyslovém měřítku se kondenzace využívá k oddělování složek kapalných směsí na základě jejich různých teplot varu.

Příbuzným jevem je desublimace, při které plyn přechází přímo do pevného skupenství, aniž by prošel kapalnou fází. Takto vzniká například jinovatka. ```

```

🌍 Význam v přírodě a vliv na klima

Kondenzace je naprosto zásadní pro život na Zemi.

• Koloběh vody: Je to klíčová fáze hydrologického cyklu. Voda vypařená z oceánů, jezer a rostlin kondenzuje v atmosféře, tvoří oblaka a vrací se na zemský povrch ve formě srážek, čímž zajišťuje dostupnost sladké vody.
• Uvolňování latentního tepla: Při kondenzaci vodní páry v atmosféře se uvolňuje obrovské množství latentního tepla. Toto teplo je hlavním motorem mnoha atmosférických jevů, včetně bouří, hurikánů a cyklón. Energie uvolněná kondenzací pohání vertikální pohyby vzduchu a ovlivňuje globální cirkulaci atmosféry.
• Regulace teploty: Oblaka vytvořená kondenzací hrají dvojí roli v regulaci zemské teploty. Během dne odrážejí sluneční záření zpět do vesmíru (mají vysoké albedo), čímž ochlazují povrch. V noci naopak brání úniku tepelného záření ze zemského povrchu, čímž jej oteplují (působí jako poklička).

```

```

🛠️ Technické využití a aplikace

Princip kondenzace je využíván v široké škále technologií a průmyslových procesů:

• Chladicí a klimatizační technika: V ledničkách, mrazákách a klimatizacích je chladivo stlačeno, čímž zkondenzuje a uvolní teplo do okolí (na zadní straně ledničky). Následně se v jiné části cyklu opět vypaří, čímž odebere teplo z chlazeného prostoru.
• Tepelné elektrárny: V parních elektrárnách (jaderných i uhelných) roztáčí pára turbínu. Po průchodu turbínou je pára vedena do kondenzátoru, kde se ochlazením změní zpět na vodu. Tím se výrazně sníží tlak za turbínou, což zvyšuje její účinnost. Voda se pak vrací zpět do kotle.
• Destilace: Základní metoda v chemickém průmyslu pro čištění a oddělování kapalin. Používá se při výrobě alkoholických nápojů, zpracování ropy v rafineriích nebo výrobě destilované vody.
• Odsolování mořské vody: Některé metody odsolování (např. vícefázová blesková destilace) fungují na principu odpaření mořské vody a následné kondenzace čisté vodní páry, čímž se oddělí od rozpuštěných solí.
• Sušičky prádla: Kondenzační sušičky ohřívají vzduch, který prochází prádlem a nasycuje se vlhkostí. Tento vlhký vzduch je následně ochlazen, vodní pára v něm zkondenzuje a voda je odvedena do sběrné nádoby.

```

```

🏡 Nežádoucí kondenzace a její prevence

Zatímco v průmyslu je kondenzace často žádaná, ve stavebnictví a v domácnostech může způsobovat značné problémy.

• Příčiny: Nežádoucí kondenzace vzniká nejčastěji na vnitřních površích obvodových zdí, v rozích místností, kolem oken a na dalších chladných místech, tzv. tepelných mostech. Dochází k ní, když teplý a vlhký vnitřní vzduch přijde do styku s povrchem, jehož teplota je nižší než rosný bod tohoto vzduchu.
• Důsledky:

   *   Vznik plísní: Vlhká místa jsou ideálním prostředím pro růst plísní, které mohou způsobovat alergie, respirační potíže a další zdravotní problémy.
   *   Poškození materiálů: Dlouhodobé působení vlhkosti může vést k degradaci omítek, dřevěných konstrukcí, tapet a izolačních materiálů.
   *   Estetické vady: Vznikají mapy na stěnách, odlupuje se malba a poškozují se okenní rámy.

• Prevence:

   *   Dostatečné větrání: Pravidelné a účinné větrání (zejména nárazové) odvádí vlhký vzduch z interiéru a nahrazuje ho sušším venkovním vzduchem.
   *   Kvalitní tepelná izolace: Zateplení budovy a odstranění tepelných mostů zvyšuje povrchovou teplotu konstrukcí, čímž se snižuje riziko kondenzace.
   *   Správné vytápění: Udržování stabilní a dostatečné teploty v místnostech pomáhá udržet povrchy "teplé".
   *   Omezení zdrojů vlhkosti: Používání digestoře při vaření, sušení prádla venku nebo v sušičce, a omezení počtu pokojových rostlin.

```

```

💡 Pro laiky: Kondenzace jednoduše

Představte si vzduch jako houbu. Teplá houba (teplý vzduch) dokáže nasát a udržet hodně vody (vodní páry). Když ale tuto houbu zmáčknete (vzduch ochladíte), už tolik vody neudrží a přebytečná voda z ní začne vytékat. Přesně to se děje při kondenzaci – ochlazený vzduch "vymačkává" přebytečnou vodní páru, která se mění na viditelné kapičky vody.

Jiný příklad je studená sklenice s limonádou v horkém letním dni. Vzduch kolem sklenice se o její studený povrch prudce ochladí. Protože studený vzduch neudrží tolik vlhkosti jako teplý, musí se přebytečné vodní páry "zbavit". Ta se proto vysráží přímo na povrchu sklenice ve formě kapiček – sklenice se "orosí". Voda na sklenici tedy neprotekla skrz sklo, ale pochází ze vzduchu kolem ní. ```

```

🧪 Související jevy

• Vypařování: Opačný proces, při kterém se kapalina mění na plyn.
• Var: Zvláštní případ vypařování, kdy k přeměně dochází v celém objemu kapaliny při dosažení bodu varu.
• Sublimace: Přímá přeměna pevné látky na plyn (např. suchý led).
• Desublimace: Přímá přeměna plynu na pevnou látku (např. vznik jinovatky).
• Rosný bod: Klíčová hodnota teploty, při které kondenzace začíná.
• Nukleace: Proces vzniku zárodků nové fáze (v tomto případě kapiček kapaliny) v původní fázi (plynu).

Šablona:Aktualizováno ```