Έχετε αναρωτηθεί ποτέ γιατί ο πάγος λιώνει σε νερό ή το νερό βράζει σε ατμό; Τι προκαλεί αυτές τις αλλαγές στην κατάσταση της ύλης; Η απάντηση είναι η θερμοκρασία. Η θερμοκρασία είναι ένα μέτρο του πόσο ζεστό ή κρύο είναι κάτι και επηρεάζει τις φυσικές ιδιότητες της ύλης. Σε αυτό το άρθρο, θα διερευνήσουμε πώς η θερμοκρασία σχετίζεται με τη φυσική αλλαγή μιας ουσίας και τι συμβαίνει όταν η ύλη αλλάζει από στερεή σε υγρή, υγρή σε αέρια ή αντίστροφα.
Τι είναι η φυσική αλλαγή. ?
Μια φυσική αλλαγή είναι μια αλλαγή στην εμφάνιση ή τη μορφή μιας ουσίας, αλλά όχι στη χημική της σύνθεση. Για παράδειγμα, όταν κόβετε ένα μήλο σε φέτες, αλλάζετε σχήμα και μέγεθος, αλλά εξακολουθεί να είναι μήλο. Μια φυσική αλλαγή μπορεί επίσης να περιλαμβάνει μια αλλαγή στην κατάσταση της ύλης, όπως τήξη, κατάψυξη, εξάτμιση, συμπύκνωση, εξάχνωση ή εναπόθεση. Μια αλλαγή στην κατάσταση της ύλης συμβαίνει όταν μια ουσία αλλάζει από στερεή σε υγρή, υγρή σε αέρια ή αέριο σε στερεό.
Πώς επηρεάζει η θερμοκρασία την κατάσταση της ύλης;
Το Η κατάσταση της ύλης μιας ουσίας εξαρτάται από το πόσο γρήγορα κινούνται τα μόριά της και πόσο στενά είναι συσκευασμένα μεταξύ τους. Η θερμοκρασία επηρεάζει και τους δύο αυτούς παράγοντες. Η θερμοκρασία σχετίζεται με την κινητική ενέργεια των μορίων, που είναι η ενέργεια της κίνησης. Όταν θερμαίνετε μια ουσία, αυξάνετε την κινητική της ενέργεια, πράγμα που σημαίνει ότι τα μόριά της απομακρύνονται πιο γρήγορα και πιο μακριά. Όταν ψύχετε μια ουσία, μειώνετε την κινητική της ενέργεια, πράγμα που σημαίνει ότι τα μόριά της κινούνται πιο αργά και πιο κοντά μεταξύ τους.
Η κατάσταση της ύλης μιας ουσίας εξαρτάται επίσης από τις διαμοριακές δυνάμεις μεταξύ των μορίων της, οι οποίες είναι τα αξιοθέατα που τους συγκρατούν. Διαφορετικές ουσίες έχουν διαφορετικές διαμοριακές δυνάμεις, οι οποίες καθορίζουν πόση κινητική ενέργεια χρειάζονται για να αλλάξουν κατάσταση. Για παράδειγμα, το νερό έχει ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις που ονομάζονται δεσμοί υδρογόνου, οι οποίες καθιστούν πιο δύσκολο τον διαχωρισμό των μορίων του από άλλα υγρά.
Όταν η κινητική ενέργεια μιας ουσίας είναι αρκετά υψηλή ώστε να υπερνικήσει τις διαμοριακές δυνάμεις της, αλλάζει κατάσταση.. Για παράδειγμα, όταν θερμαίνετε τον πάγο, αυξάνετε την κινητική του ενέργεια μέχρι να φτάσει στο σημείο τήξης του, που είναι η θερμοκρασία στην οποία αλλάζει από στερεό σε υγρό. Όταν θερμαίνετε το νερό, αυξάνετε την κινητική του ενέργεια μέχρι να φτάσει στο σημείο βρασμού του, που είναι η θερμοκρασία στην οποία αλλάζει από υγρό σε αέριο.
Τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια μιας αλλαγής κατάστασης;
Κατά τη διάρκεια μιας αλλαγής κατάστασης, μια ουσία απορροφά ή απελευθερώνει ενέργεια από ή προς το περιβάλλον της. Αυτή η ενέργεια ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα, η οποία είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να αλλάξει η κατάσταση ενός γραμμαρίου μιας ουσίας χωρίς να αλλάξει η θερμοκρασία της. Για παράδειγμα, όταν ο πάγος λιώνει σε νερό στους 0°C, απορροφά 334 joules ενέργειας ανά γραμμάριο από το περιβάλλον του. Αυτή η ενέργεια χρησιμοποιείται για να σπάσει τις διαμοριακές δυνάμεις που συγκρατούν τους κρυστάλλους πάγου μαζί. Όταν το νερό εξατμίζεται σε ατμό στους 100°C, απορροφά 2260 joules ενέργειας ανά γραμμάριο από το περιβάλλον του. Αυτή η ενέργεια χρησιμοποιείται για να ξεπεραστούν οι διαμοριακές δυνάμεις που κρατούν τα μόρια του νερού μαζί.
Το αντίθετο συμβαίνει όταν μια ουσία αλλάζει κατάσταση από αέρια σε υγρή ή υγρή σε στερεή. Απελευθερώνει λανθάνουσα θερμότητα στο περιβάλλον του καθώς σχηματίζει διαμοριακούς δεσμούς. Για παράδειγμα, όταν ο ατμός συμπυκνώνεται σε νερό στους 100°C, απελευθερώνει 2260 joules ενέργειας ανά γραμμάριο στο περιβάλλον του. Όταν το νερό παγώνει σε πάγο στους 0°C, απελευθερώνει 334 τζάουλ ενέργειας ανά γραμμάριο στο περιβάλλον του.
Συμπέρασμα
Η θερμοκρασία σχετίζεται με τη φυσική αλλαγή μιας ουσίας επειδή επηρεάζει την ουσία. την κινητική ενέργεια και τις διαμοριακές δυνάμεις των μορίων του. Όταν μια ουσία αλλάζει κατάσταση από στερεή σε υγρή ή υγρή σε αέρια, απορροφά λανθάνουσα θερμότητα από το περιβάλλον της καθώς σπάει τους διαμοριακούς δεσμούς. Όταν μια ουσία αλλάζει κατάσταση από αέριο σε υγρό ή υγρό σε στερεό, απελευθερώνει λανθάνουσα θερμότητα στο περιβάλλον της καθώς σχηματίζει διαμοριακούς δεσμούς.