Έχετε δει πολλές αλλαγές φάσης πριν, είτε το γνωρίζετε είτε όχι. Συγκεκριμένα, πιθανότατα είστε πιο εξοικειωμένοι με τις αλλαγές φάσης που περνάει το νερό. Πιθανότατα έχετε βράσει νερό για να φτιάξετε ζυμαρικά. Ή παγωμένο νερό στερεό για να κάνει πάγο. Ίσως έχετε δει ακόμη και παγετό στο γρασίδι το χειμώνα.
Όλες αυτές οι αλλαγές στη φάση του νερού συνοδεύονται είτε από είσοδο ή έξοδο του θερμότητα, έτσι είναι είτε μια ενδοθερμική αντίδραση είτε μια εξώθερμη αντίδραση.
Η ενεργειακή αλλαγή συνοδεύει όλες τις αλλαγές φάσης
Στη συνέχεια ακολουθεί το ερώτημα, σε τι είδους αλλαγή ενέργεια συνοδεύει κάθε αλλαγή φάσης; Για να το καταλάβετε, σκεφτείτε την κίνηση των σωματιδίων σε κάθε φάση. Πρέπει επίσης να σκεφτείτε πόσο προσελκύονται τα μόρια μεταξύ τους κατά τη φάση.
Τα στερεά περιέχουν σωματίδια που δεν κινούνται τόσο πολύ σε σύγκριση με ένα υγρό ή ένα αέριο. Έχουν κάποια θερμική κίνηση, αλλά προφανώς δεν έχουν την ίδια ποσότητα με ένα υγρό ή ένα αέριο. Μόνο μετά την προσθήκη ενέργειας (ή θερμότητας) αυτά τα σωματίδια αρχίζουν να κινούνται πιο γρήγορα.
Σκεφτείτε για ένα κομμάτι πάγου. Τα μόρια του νερού στο κομμάτι του πάγου δεν κινούνται πολύ έως ότου το νερό αρχίσει να λιώνει. Τι επιτρέπει στο νερό να λιώσει; Λοιπόν, είναι μια προσθήκη θερμότητας.
Τι γίνεται όταν βράζετε νερό; Πρέπει να τοποθετήσετε το νερό πάνω από μια φλόγα για να προσθέσετε θερμότητα στο σύστημα και να βράσετε το νερό για να κάνετε υδρατμούς.
Αυτή η είσοδος ενέργειας είναι επίσης αρκετή για να ξεπεράσει τις ελκυστικές δυνάμεις που συγκρατούν τα σωματίδια μεταξύ τους. Το νερό είναι ένα καλό παράδειγμα μιας ουσίας που έχει σημαντικές διαμοριακές δυνάμεις που το συγκρατούν. Το νερό θέλει να κολλήσει στον εαυτό του αν και συνδέεται με υδρογόνο. Έτσι, η ενέργεια που εισέρχεται πρέπει να είναι αρκετή ώστε τα μόρια να σταματήσουν να κολλάνε τόσο πολύ.
Αυτό σημαίνει ότι καθώς μετακινείστε από στερεό σε υγρό σε αέριο, όλες οι συνοδευτικές αλλαγές φάσης απαιτούν την εισαγωγή θερμότητας. Έτσι, αυτές οι αλλαγές φάσης είναι ένα παράδειγμα ενός ενδοθερμική αντίδραση.
Από την άλλη πλευρά, η μετάβαση από αέριο σε υγρό σε στερεό απαιτεί το αντίθετο: Η θερμότητα πρέπει να απελευθερωθεί. Αυτές οι αλλαγές φάσης ονομάζονται εξωθερμικές αντιδράσεις.
Για να κάνετε υγρό νερό σε πάγο πρέπει να βάλετε το νερό σε κρύο περιβάλλον, ώστε η θερμότητα να αφήσει το νερό. Μόνο τότε θα παγώσει το νερό.
Όταν το χέρι σας αγγίζει τον ατμό, αισθάνεστε ζέστη επειδή ο ατμός συμπυκνώνεται αμέσως όταν αγγίζετε το δέρμα σας. Η απελευθέρωση της ενέργειας γίνεται αισθητή τόσο θερμότητα όσο οι υδρατμοί πηγαίνουν στο νερό.
Εξώθερμος εναντίον Ενδοθερμική
Εδώ είναι πώς να ταξινομήσετε τις αλλαγές φάσης ως ενδοθερμική ή εξώθερμη:
Όνομα αλλαγής φάσης: Πάγωμα
- Φάση: Υγρό έως στερεό
- Ενεργειακή αλλαγή: Εξωθερμική
- Παράδειγμα: Παγωμένο νερό
Όνομα αλλαγής φάσης: Τήξη
- Φάση: Στερεό σε υγρό
- Ενεργειακή αλλαγή: Ενδοθερμική
- Παράδειγμα: τήξη πάγου
Όνομα αλλαγής φάσης: Συμπύκνωση
- Φάση: Αέριο σε υγρό
- Ενεργειακή αλλαγή: Εξωθερμική
- Παράδειγμα: Κάψιμο υδρατμών
Όνομα αλλαγής φάσης: Εξάτμιση
- Φάση: Υγρό στο αέριο
- Ενεργειακή αλλαγή: Ενδοθερμική
- Παράδειγμα: βραστό νερό
Όνομα αλλαγής φάσης: Εξάχνιση
- Φάση: Στερεό στο αέριο
- Ενεργειακή αλλαγή: Ενδοθερμική
- Παράδειγμα: Ξηρός πάγος
Όνομα αλλαγής φάσης: Κατάθεση
- Φάση: Αέριο σε στερεό
- Ενεργειακή αλλαγή: Εξωθερμική
- Παράδειγμα: Σχηματισμός παγετού
Ένας καλός τρόπος να θυμάστε όλα αυτά είναι ότι οι αντίθετες αλλαγές φάσης έχουν αντίθετες ενεργειακές ανάγκες. Εάν γνωρίζετε ότι από στερεό σε υγρό σε αέριο απαιτείται η προσθήκη θερμότητας (ενδοθερμική), αυτό σημαίνει ότι γνωρίζετε ότι η μετάβαση από αέριο σε υγρό σε στερεό απαιτεί την απομάκρυνση της θερμότητας (εξώθερμη).
Συμβουλές
Όταν πηγαίνετε από μια κατάσταση πιο ταξινομημένη σε κατάσταση λιγότερο ταξινομημένη, η διαδικασία είναι εξώθερμη. Όταν πηγαίνετε από κατάσταση λιγότερο ταξινομημένης σε κατάσταση πιο ταξινομημένης, η διαδικασία είναι ενδοθερμική.