Har du nogensinde undret dig over, hvorfor is smelter til vand eller vand koger til damp? Hvad forårsager disse ændringer i materiens tilstand? Svaret er temperatur. Temperatur er et mål for, hvor varmt eller koldt noget er, og det påvirker stoffets fysiske egenskaber. I denne artikel vil vi undersøge, hvordan temperatur er relateret til den fysiske ændring af et stof, og hvad der sker, når stof ændres fra fast til væske, væske til gas eller omvendt.
Hvad er en fysisk ændring ?
En fysisk ændring er en ændring i et stofs udseende eller form, men ikke i dets kemiske sammensætning. Når du for eksempel skærer et æble i skiver, ændrer du dets form og størrelse, men det er stadig et æble. En fysisk ændring kan også involvere en ændring i stoffets tilstand, såsom smeltning, frysning, fordampning, kondensering, sublimering eller aflejring. En ændring i stoffets tilstand opstår, når et stof ændres fra fast til væske, væske til gas eller gas til fast stof.
Hvordan påvirker temperaturen stoffets tilstand?
Et stofs stoftilstand afhænger af, hvor hurtigt dets molekyler bevæger sig, og hvor tæt de er pakket sammen. Temperaturen påvirker begge disse faktorer. Temperatur er relateret til molekylers kinetiske energi, som er bevægelsesenergien. Når du opvarmer et stof, øger du dets kinetiske energi, hvilket betyder, at dets molekyler bevæger sig hurtigere og længere fra hinanden. Når du køler et stof ned, mindsker du dets kinetiske energi, hvilket betyder, at dets molekyler bevæger sig langsommere og tættere sammen.
Et stofs tilstand afhænger også af de intermolekylære kræfter mellem dets molekyler, som er de attraktioner, der holder dem sammen. Forskellige stoffer har forskellige intermolekylære kræfter, som bestemmer, hvor meget kinetisk energi de skal bruge for at ændre tilstand. For eksempel har vand stærke intermolekylære kræfter kaldet hydrogenbindinger, som gør det sværere at adskille dets molekyler end andre væsker.
Når den kinetiske energi af et stof er høj nok til at overvinde dets intermolekylære kræfter, ændrer det tilstand. For eksempel, når du opvarmer is, øger du dens kinetiske energi, indtil den når sit smeltepunkt, som er den temperatur, hvor den skifter fra fast til flydende. Når du opvarmer vand, øger du dets kinetiske energi, indtil det når kogepunktet, som er den temperatur, hvor det skifter fra væske til gas.
Hvad sker der under en tilstandsændring?
Under en tilstandsændring absorberer eller frigiver et stof energi fra eller til omgivelserne. Denne energi kaldes latent varme, som er den mængde energi, der skal til for at ændre tilstanden af et gram af et stof uden at ændre dets temperatur. For eksempel, når is smelter til vand ved 0°C, absorberer den 334 joule energi pr. gram fra omgivelserne. Denne energi bruges til at bryde de intermolekylære kræfter, der holder iskrystallerne sammen. Når vand fordamper til damp ved 100°C, absorberer det 2260 joule energi pr. gram fra omgivelserne. Denne energi bruges til at overvinde de intermolekylære kræfter, der holder vandmolekylerne sammen.
Det modsatte sker, når et stof ændrer tilstand fra gas til væske eller væske til fast stof. Det frigiver latent varme til sine omgivelser, da det danner intermolekylære bindinger. For eksempel, når damp kondenserer til vand ved 100°C, frigiver den 2260 joule energi pr. gram til sine omgivelser. Når vand fryser til is ved 0°C, frigiver det 334 joule energi pr. gram til omgivelserne.
Konklusion
Temperaturen er relateret til den fysiske ændring af et stof, fordi den påvirker dens molekylers kinetiske energi og intermolekylære kræfter. Når et stof ændrer tilstand fra fast til flydende eller flydende til gas, absorberer det latent varme fra omgivelserne, da det bryder intermolekylære bindinger. Når et stof ændrer tilstand fra gas til væske eller væske til fast stof, frigiver det latent varme til omgivelserne, da det danner intermolekylære bindinger.