Už jste viděli mnoho fázových změn, ať už o tom víte, nebo ne. Zejména jste pravděpodobně nejvíce obeznámeni s fázovými změnami, kterými voda prochází. Pravděpodobně jste vařili vodu na výrobu těstovin. Nebo zmrzlá voda pevná pro výrobu ledu. Pravděpodobně jste dokonce v zimě viděli mráz na trávě.
Všechny tyto změny ve fázi vody jsou doprovázeny buď vstupem nebo výstupem z teplo, takže jsou buď endotermní reakcí nebo exotermickou reakcí.
Energetická změna doprovází všechny fázové změny
Poté následuje otázka, v jaké změně energie doprovází každou fázovou změnu? Abyste tomu porozuměli, přemýšlejte o pohybu částic v každé fázi. Musíte také přemýšlet o tom, jak jsou molekuly ve fázi přitahovány navzájem.
Pevné látky obsahují částice, které se nepohybují tolik ve srovnání s kapalinou nebo plynem. Mají určitý tepelný pohyb, ale zjevně ne stejné množství jako kapalina nebo plyn. Teprve po přidání energie (nebo tepla) se tyto částice začnou pohybovat rychleji.
Přemýšlejte o kousku ledu. Molekuly vody v kousku ledu se příliš nepohybují, dokud se voda nezačne tát. Co umožňuje tání vody? Je to přídavek tepla.
A co když vaříte vodu? Vodu musíte přelít plamenem, aby se do systému přidalo teplo, a nechat vodu vařit, aby se vytvořila vodní pára.
Tento vstup energie je také dostatečný k překonání přitažlivých sil, které drží částice pohromadě. Voda je dobrým příkladem látky, která má značné mezimolekulární síly, které ji drží pohromadě. Voda se ráda drží sama prostřednictvím vodíkových vazeb. Energie, která je na vstupu, tedy musí stačit k tomu, aby se molekuly tolik přestaly na sebe lepit.
To znamená, že při přechodu z pevné látky na kapalinu na plyn vyžadují všechny doprovodné fázové změny vstup tepla. Tyto fázové změny jsou tedy příkladem endotermická reakce.
Na druhou stranu vyžaduje přechod z plynu na kapalinu na pevnou látku opak: Musí se uvolňovat teplo. Tyto fázové změny se nazývají exotermické reakce.
Abyste z kapalné vody udělali led, musíte ji dát do chladného prostředí, aby z vody odcházelo teplo. Teprve potom voda zamrzne.
Když se vaše ruka dotkne páry, budete cítit teplo, protože pára při dotyku s pokožkou okamžitě kondenzuje. Uvolňování energie je pociťováno jako teplo, když vodní pára jde do vody.
Exotermické vs. Endotermický
Zde je způsob, jak klasifikovat fázové změny jako endotermické nebo exotermické:
Název změny fáze: Zmrazení
- Fáze: kapalná až pevná
- Energetická změna: exotermická
- Příklad: mrznoucí voda
Název změny fáze: Tání
- Fáze: tuhá až kapalná
- Energetická změna: endotermická
- Příklad: tání ledu
Název změny fáze: Kondenzace
- Fáze: plyn na kapalinu
- Energetická změna: exotermická
- Příklad: Hoří vodní pára
Název změny fáze: Vypařování
- Fáze: kapalina na plyn
- Energetická změna: endotermická
- Příklad: vroucí voda
Název změny fáze: Sublimace
- Fáze: Pevná látka na plyn
- Energetická změna: endotermická
- Příklad: suchý led
Název změny fáze: Depozice
- Fáze: plyn na pevnou látku
- Energetická změna: exotermická
- Příklad: Tvorba námrazy
Dobrým způsobem, jak si to všechno zapamatovat, je to, že změny v opačné fázi mají opačné energetické potřeby. Pokud víte, že z pevné látky na kapalinu do plynu je třeba přidat teplo (endotermické), znamená to, že víte, že přechod z plynu na kapalinu v pevnou látku vyžaduje odvod tepla (exotermické).
Tipy
Při přechodu z více uspořádaného stavu do méně uspořádaného stavu je proces exotermický. Při přechodu z méně uspořádaného stavu do více uspořádaného stavu je proces endotermický.