Olete varem palju faasimuutusi näinud, kas teate seda või mitte. Eelkõige olete ilmselt kõige paremini tuttav faasimuutustega, mida vesi läbib. Tõenäoliselt olete pasta valmistamiseks vett keetnud. Või jää valmistamiseks tahke vesi. Tõenäoliselt olete isegi talvel murul härmatist näinud.
Kõigi nende muutustega vee faasis kaasneb kas sisend või väljund kuumus, seega on need kas endotermiline või eksotermiline reaktsioon.
Energiamuutus kaasneb kõigi faasimuutustega
Seejärel järgneb küsimus, millised muutused energia kaasneb iga faasimuutusega? Selle mõistmiseks mõelge osakeste liikumisele igas faasis. Samuti peate mõtlema sellele, kui molekulid on faasis üksteise vastu meelitatud.
Tahked ained sisaldavad osakesi, mis ei liigu nii palju kui vedeliku või gaasiga. Neil on teatud soojusliikumine, kuid selgelt mitte sama palju kui vedelikul või gaasil. Alles pärast energia (või soojuse) lisamist hakkavad need osakesed kiiremini ringi liikuma.
Mõelge jäätükile. Jää tükis olevad veemolekulid ei liigu eriti enne, kui vesi hakkab sulama. Mis laseb veel sulada? Noh, see on kuumuse lisamine.
Aga kui keedate vett? Süsteemile soojuse lisamiseks ja veeauru tekitamiseks peate vee panema leegi kohale.
Sellest energia sisendist piisab ka osakesi koos hoidvate atraktiivsete jõudude ületamiseks. Vesi on hea näide ainest, millel on olulised molekulidevahelised jõud, mis seda koos hoiavad. Veele meeldib vesiniksidemeid kasutades jääda endale kindlaks. Seega peab sisendenergia olema piisav, et molekulid lakkaksid enda külge nii palju kleepuma.
See tähendab, et liikudes tahkest vedelast gaasiks, vajavad kõik kaasnevad faasimuutused soojuse sisestamist. Seega on need faasimuutused näide endotermiline reaktsioon.
Seevastu gaasist vedelaks tahkeks liikumiseks on vaja vastupidist: soojus tuleb vabastada. Neid faasimuutusi nimetatakse eksotermilised reaktsioonid.
Vedelast veest jää valmistamiseks peate selle asetama külma keskkonda, nii et soojus jätab vee. Alles siis külmub vesi.
Kui teie käsi puudutab auru, tunnete kuumust, sest aur kondenseerub naha puudutamisel kohe. Energia vabanemine on sama kuum kui veeaur läheb vette.
Eksotermiline vs. Endotermiline
Faasimuutused liigitatakse endotermilisteks või eksotermilisteks:
Faasimuudatuse nimi: Külmutamine
- Faas: vedelik kuni tahke aine
- Energia muutus: eksotermiline
- Näide: vee külmumine
Faasimuudatuse nimi: Sulamine
- Faas: tahke kuni vedel
- Energia muutus: endotermiline
- Näide: jää sulamine
Faasimuudatuse nimi: Kondensatsioon
- Faas: gaas vedelaks
- Energia muutus: eksotermiline
- Näide: veeaur põleb
Faasimuudatuse nimi: Aurustamine
- Faas: vedel gaas
- Energia muutus: endotermiline
- Näide: keev vesi
Faasimuudatuse nimi: Sublimatsioon
- Faas: tahke kuni gaasiline
- Energia muutus: endotermiline
- Näide: kuiv jää
Faasimuudatuse nimi: Ladestumine
- Faas: gaas tahkeks
- Energia muutus: eksotermiline
- Näide: pakase tekkimine
Hea viis nende kõigi meelde jätmiseks on see, et vastupidiste faasimuutuste energiavajadus on vastupidine. Kui teate, et tahkest vedelast gaasini vajab soojuse lisamist (endotermiline), tähendab see seda, et teate, et gaasist vedelaks tahkeks liikumine nõuab soojuse eemaldamist (eksotermiline).
Näpunäited
Kui minna järjestatud olekust vähem järjestatud olekusse, on protsess eksotermiline. Vähem järjestatud olekust järjestatud olekusse minnes on protsess endotermiline.