Sok fázisváltozást láthattál már, akár tudod, akár nem. Különösen valószínűleg a fázisváltozásokat ismeri leginkább a víz. Valószínűleg vizet főzött tészta készítéséhez. Vagy fagyott víz szilárd, hogy jeget készítsen. Valószínűleg még télen is látott fagyot a füvön.
Mindezen változások a víz fázisában vagy bemenettel, vagy kimenettel járnak hő, tehát vagy endoterm reakció, vagy exoterm reakció.
Az energiaváltozás minden fázisváltozást kísér
Ezután következik a kérdés, hogy milyen változás történt energia kíséri az egyes fázisváltozásokat? Ennek megértéséhez gondoljon a részecskék mozgására az egyes fázisokban. Arra is gondolni kell, hogy a fázison belül mennyire vonzódnak a molekulák egymáshoz.
A szilárd anyagok olyan részecskéket tartalmaznak, amelyek annyira nem mozognak, mint egy folyadék vagy gáz. Van némi hőmozgásuk, de nyilvánvalóan nem azonos mennyiségű folyadékkal vagy gázzal. Csak energia (vagy hő) hozzáadása után kezdenek ezek a részecskék gyorsabban mozogni.
Gondolj egy darab jégre. A jégdarab vízmolekulái nem nagyon mozognak, amíg a víz meg nem kezd olvadni. Mi engedi megolvadni a vizet? Nos, ez a hő hozzáadása.
Mi van akkor, ha vizet forralsz? A vizet lángra kell helyezni annak érdekében, hogy hőhöz jusson a rendszer, és hogy a víz forrjon, hogy vízgőz legyen.
Ez az energiabevitel is elegendő a részecskéket összetartó vonzó erők legyőzéséhez. A víz jó példa egy olyan anyagra, amely jelentős molekulák közötti erővel tartja össze. A víz szereti ragaszkodni a hidrogénkötéshez. Így a bevitt energiának elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy a molekulák ennyire megálljanak önmagukban.
Ez azt jelenti, hogy amint szilárd folyadékról folyékonyra halad, az összes kísérő fázisváltozáshoz hőmennyiség szükséges. Így ezek a fázisváltozások az an példája endoterm reakció.
Másrészt a gázról folyadékra szilárd anyagra való áttérés az ellenkezőjét igényli: Hőt kell felszabadítani. Ezeket a fázisváltozásokat hívjuk exoterm reakciók.
A folyékony víz jéggé történő alakításához hideg környezetbe kell helyezni a vizet, hogy a hő elhagyja a vizet. Csak akkor fagy meg a víz.
Amikor a kezed megérinti a gőzt, hőérzetet érez, mert a gőz azonnal lecsapódik a bőröd megérintésével. Az energia felszabadulása ugyanolyan hőnek érezhető, mint a vízgőz a vízbe.
Exotermikus vs. Endoterm
Így lehet osztályozni a fázisváltozásokat endoterm vagy exoterm jellegűvé:
Fázisváltoztatás neve: Fagyasztó
- Fázis: Folyadéktól szilárdig
- Energiaváltozás: Exoterm
- Példa: Fagyasztó víz
Fázisváltoztatás neve: Olvasztó
- Fázis: szilárd vagy folyékony
- Energiaváltozás: Endoterm
- Példa: Jégolvadás
Fázisváltoztatás neve: Páralecsapódás
- Fázis: gáz folyadékká
- Energiaváltozás: Exoterm
- Példa: Vízgőz ég
Fázisváltoztatás neve: Párolgás
- Fázis: Folyadék-gáz
- Energiaváltozás: Endoterm
- Példa: Forró víz
Fázisváltoztatás neve: Szublimáció
- Fázis: szilárd-gáz
- Energiaváltozás: Endoterm
- Példa: Száraz jég
Fázisváltoztatás neve: Lerakódás
- Fázis: Gáz szilárd anyaggá
- Energiaváltozás: Exoterm
- Példa: Fagy kialakulása
Egy jó módszer mindezekre emlékezni, hogy az ellentétes fázisváltozásoknak ellentétes energiaigényük van. Ha tudod, hogy a szilárdtól a folyadékig a gázig hő hozzáadása szükséges (endoterm), az azt jelenti, hogy tudod, hogy a gázról folyadékra szilárd anyagra való áttéréshez a hő eltávolítása szükséges (exoterm).
Tippek
Ha rendezettebb állapotból kevésbé rendezett állapotba kerül, a folyamat exoterm. Ha kevésbé rendezett állapotból rendezettebb állapotba kerül, a folyamat endoterm.