Du har set mange faseændringer før, uanset om du ved det eller ej. Især er du sandsynligvis mest fortrolig med de faseændringer, som vandet gennemgår. Du har sandsynligvis kogt vand til at lave pasta. Eller frossent vand fast for at fremstille is. Du har sandsynligvis endda set frost på græsset om vinteren.
Alle disse ændringer i vandfasen ledsages af enten et input eller output af varme, så de er enten en endoterm reaktion eller en exoterm reaktion.
Energiforandring ledsager alle faseændringer
Spørgsmålet følger derefter, hvilken slags ændring i energi ledsager hver faseændring? For at forstå dette skal du tænke på partiklernes bevægelse i hver fase. Du skal også tænke over, hvor tiltrækkende molekylerne er til hinanden i fasen.
Tørstof indeholder partikler, der ikke bevæger sig så meget sammenlignet med en væske eller en gas. De har en vis termisk bevægelse, men klart ikke den samme mængde som en væske eller en gas. Først efter tilsætning af energi (eller varme) begynder disse partikler at bevæge sig hurtigere.
Tænk på et stykke is. Vandmolekylerne i isstykket bevæger sig ikke meget, før vandet begynder at smelte. Hvad tillader vandet at smelte? Nå, det er en tilføjelse af varme.
Hvad med når du koger vand? Du skal sætte vandet over en flamme for at tilføje varme til systemet og få vandet til at koge for at få vanddamp.
Denne energiindgang er også nok til at overvinde de attraktive kræfter, der holder partiklerne sammen. Vand er et godt eksempel på et stof, der har betydelige intermolekylære kræfter, der holder det sammen. Vand kan godt lide at holde sig til sig selv, selvom der er hydrogenbinding. Således skal den energi, der tilføres, være nok til, at molekylerne holder op med at klæbe sig til sig selv så meget.
Dette betyder, at når du bevæger dig fra fast til væske til gas, kræver alle ledsagende faseændringer tilførsel af varme. Disse faseændringer er således et eksempel på en endoterm reaktion.
På den anden side kræver det det modsatte at flytte fra gas til væske til fast stof: Varme skal frigives. Disse faseændringer kaldes eksoterme reaktioner.
For at gøre flydende vand til is skal du placere vandet i et koldt miljø, så varmen forlader vandet. Først da fryser vandet.
Når din hånd rører ved damp, føler du varme, fordi dampen straks kondenserer, når du rører ved din hud. Frigivelsen af energi mærkes som varme, da vanddampen går til vand.
Eksoterm vs. Endotermisk
Sådan klassificeres faseændringerne som endotermiske eller eksoterme:
Navn på faseændring: Fryser
- Fase: Flydende til fast
- Energiændring: eksoterm
- Eksempel: Frysning af vand
Navn på faseændring: Smeltning
- Fase: Fast til væske
- Energiændring: endoterm
- Eksempel: Issmeltning
Navn på faseændring: Kondensation
- Fase: Gas til væske
- Energiændring: eksoterm
- Eksempel: Vanddamp forbrændes
Navn på faseændring: Fordampning
- Fase: Væske til gas
- Energiændring: endoterm
- Eksempel: Kogende vand
Navn på faseændring: Sublimering
- Fase: Fast til gas
- Energiændring: endoterm
- Eksempel: tøris
Navn på faseændring: Afsætning
- Fase: Gas til fast
- Energiændring: eksoterm
- Eksempel: Dannelse af frost
En god måde at huske alle disse på er, at modsatte faseændringer har modsat energibehov. Hvis du ved, at fra fast til flydende til gas kræver tilsætning af varme (endoterm), betyder det, at du ved, at det at gå fra gas til væske til fast stof kræver fjernelse af varme (exoterm).
Tips
Når man går fra en mere ordnet tilstand til en mindre ordnet tilstand, er processen eksoterm. Når man går fra en mindre ordnet tilstand til mere ordnet tilstand, er processen endoterm.