Преди сте виждали много фазови промени, независимо дали го знаете или не. По-специално, вероятно сте най-добре запознати с фазовите промени, през които преминава водата. Сигурно сте сварили вода, за да приготвите тестени изделия. Или твърда замразена вода, за да се получи лед. Сигурно дори сте виждали слана по тревата през зимата.
Всички тези промени във фазата на водата са придружени от вход или изход на топлина, така че те са или ендотермична реакция, или екзотермична реакция.
Промяната на енергията придружава всички фазови промени
След това следва въпросът каква промяна в енергия придружава всяка промяна на фазата? За да разберете това, помислете за движението на частиците във всяка фаза. Също така трябва да помислите колко са привлечени молекулите една към друга във фазата.
Твърдите вещества съдържат частици, които не се движат толкова в сравнение с течност или газ. Те имат някакво топлинно движение, но очевидно не са същото количество като течност или газ. Само след добавяне на енергия (или топлина) тези частици започват да се движат по-бързо.
Помислете за парче лед. Молекулите вода в парчето лед не се движат много, докато водата започне да се топи. Какво позволява водата да се стопи? Е, това е добавяне на топлина.
Ами когато кипнете вода? Трябва да поставите водата над пламък, за да добавите топлина към системата и водата да заври, за да се получи водна пара.
Този принос на енергия е достатъчен и за преодоляване на атрактивните сили, които държат частиците заедно. Водата е добър пример за вещество, което има значителни междумолекулни сили, задържащи го заедно. Водата обича да се придържа към себе си чрез водородна връзка. По този начин вложената енергия трябва да е достатъчна, за да могат молекулите да спрат толкова много да се придържат към себе си.
Това означава, че докато преминавате от твърдо към течно към газ, всички придружаващи фазови промени изискват влагането на топлина. По този начин тези фазови промени са пример за ендотермична реакция.
От друга страна, преминаването от газ към течност към твърдо изисква обратното: трябва да се отдели топлина. Тези фазови промени се наричат екзотермични реакции.
За да превърнете течната вода в лед, трябва да я поставите в студена среда, така че топлината да напуска водата. Само тогава водата ще замръзне.
Когато ръката ви докосне парата, усещате топлина, защото парата веднага се кондензира при докосване на кожата ви. Освобождаването на енергия се усеща като топлина, тъй като водните пари отиват във водата.
Екзотермичен vs. Ендотермичен
Ето как да класифицираме фазовите промени като ендотермични или екзотермични:
Име на фазовата промяна: Замразяване
- Фаза: Течен до твърд
- Промяна на енергията: екзотермична
- Пример: Замразяване на вода
Име на фазовата промяна: Топене
- Фаза: Твърдо до течно
- Промяна на енергията: Ендотермична
- Пример: топене на лед
Име на фазовата промяна: Кондензация
- Фаза: газ към течност
- Промяна на енергията: екзотермична
- Пример: Водни пари изгарят
Име на фазовата промяна: Изпаряване
- Фаза: Течност към газ
- Промяна на енергията: Ендотермична
- Пример: Вряща вода
Име на фазовата промяна: Сублимация
- Фаза: Твърдо към газ
- Промяна на енергията: Ендотермична
- Пример: Сух лед
Име на фазовата промяна: Отлагане
- Фаза: Газ до твърдо вещество
- Промяна на енергията: екзотермична
- Пример: Образуване на замръзване
Един добър начин да запомните всичко това е, че противоположните фазови промени имат противоположни енергийни нужди. Ако знаете, че от твърдо към течно към газ се изисква добавяне на топлина (ендотермично), това означава, че знаете, че преминаването от газ към течност към твърдо изисква отстраняване на топлина (екзотермично).
Съвети
При преминаване от по-подредено в по-малко подредено състояние процесът е екзотермичен. При преминаване от по-малко подредено в по-подредено състояние процесът е ендотермичен.