Olet nähnyt monia vaihemuutoksia aiemmin, tiedätkö sen vai et. Erityisesti tunnet todennäköisesti kaikkein vaiheen muutokset, jotka vesi käy läpi. Olet todennäköisesti keittänyt vettä pastan valmistamiseksi. Tai jäätynyt kiinteä vesi jään muodostamiseksi. Olet todennäköisesti nähnyt jopa pakkanen nurmikolla talvella.
Kaikkiin näihin muutoksiin vesivaiheessa liittyy joko tulo tai lähtö lämpöä, joten ne ovat joko endoterminen reaktio tai eksoterminen reaktio.
Energiamuutos seuraa kaikkia vaihemuutoksia
Sitten seuraa kysymys, millainen muutos energiaa seuraa jokaista vaihemuutosta? Tämän ymmärtämiseksi ajattele hiukkasten liikettä kussakin vaiheessa. Sinun on myös mietittävä, kuinka molekyylit ovat houkutelleet toisiinsa vaiheen sisällä.
Kiinteät aineet sisältävät hiukkasia, jotka eivät liiku niin paljon nesteeseen tai kaasuun verrattuna. Niillä on jonkin verran lämpöliikettä, mutta selvästi ei yhtä paljon kuin nestettä tai kaasua. Vasta energian (tai lämmön) lisäämisen jälkeen nämä hiukkaset alkavat liikkua nopeammin.
Ajattele pala jäätä. Jääpalan vesimolekyylit eivät liiku paljon ennen kuin vesi alkaa sulaa. Mikä sallii veden sulamisen? No, se on lämmön lisäys.
Entä kun keität vettä? Sinun on laitettava vesi liekin päälle, jotta järjestelmään voidaan lisätä lämpöä ja että vesi kiehuu vesihöyryn tekemiseksi.
Tämä energian syöttö riittää myös voittamaan vetovoimat, jotka pitävät hiukkasia yhdessä. Vesi on hyvä esimerkki aineesta, jolla on huomattavia molekyylien välisiä voimia pitämään sitä yhdessä. Vesi pitää mieluummin kiinni itsestään vetysidoksen kautta. Siten syötetyn energian on oltava riittävä, jotta molekyylit lakkaavat tarttumasta itseensä niin paljon.
Tämä tarkoittaa sitä, että kun siirryt kiinteästä nestemäisestä kaasuun, kaikki siihen liittyvät vaihemuutokset edellyttävät lämmön syöttämistä. Siten nämä vaihemuutokset ovat esimerkki endoterminen reaktio.
Toisaalta siirtyminen kaasusta nesteeseen kiinteäksi vaatii päinvastoin: Lämpö on vapautettava. Näitä vaihemuutoksia kutsutaan eksotermiset reaktiot.
Nestemäisen veden valmistamiseksi jääksi sinun on laitettava vesi kylmään ympäristöön, jotta lämpö poistuu vedestä. Vasta sitten vesi jäätyy.
Kun kätesi koskettaa höyryä, tunnet lämpöä, koska höyry tiivistyy heti kosketettaessa ihoa. Energian vapautuminen tuntuu yhtä lämpöltä kuin vesihöyry menee veteen.
Eksoterminen vs. Endoterminen
Näin vaihemuutokset luokitellaan endotermisiksi tai eksotermisiksi:
Vaiheen muutoksen nimi: Jäätyminen
- Vaihe: Nestemäisestä kiinteään aineeseen
- Energiamuutos: eksoterminen
- Esimerkki: Jäätyvä vesi
Vaiheen muutoksen nimi: Sulaminen
- Vaihe: Kiinteä tai nestemäinen
- Energiamuutos: endoterminen
- Esimerkki: Jää sulaa
Vaiheen muutoksen nimi: Tiivistyminen
- Vaihe: Kaasu nesteeksi
- Energiamuutos: eksoterminen
- Esimerkki: Vesihöyry palaa
Vaiheen muutoksen nimi: Haihdutus
- Vaihe: Nestekaasu
- Energiamuutos: endoterminen
- Esimerkki: kiehuva vesi
Vaiheen muutoksen nimi: Sublimaatio
- Vaihe: Kiinteä tai kaasu
- Energiamuutos: endoterminen
- Esimerkki: Kuiva jää
Vaiheen muutoksen nimi: Laskeuma
- Vaihe: Kaasu kiinteäksi
- Energiamuutos: eksoterminen
- Esimerkki: Pakkasen muodostuminen
Hyvä tapa muistaa kaikki nämä on se, että päinvastaisilla vaihemuutoksilla on päinvastaiset energiantarpeet. Jos tiedät, että kiinteästä nestemäisestä kaasuksi tarvitaan lämmön lisäämistä (endotermistä), se tarkoittaa, että tiedät, että siirtyminen kaasusta nesteeseen kiinteäksi edellyttää lämmön poistamista (eksoterminen).
Vinkkejä
Kun siirrytään järjestetystä tilasta vähemmän järjestettyyn tilaan, prosessi on eksoterminen. Kun siirrytään vähemmän järjestetystä tilasta enemmän järjestettyyn tilaan, prosessi on endoterminen.