Hai visto molti cambiamenti di fase prima, che tu lo sappia o no. In particolare, probabilmente hai più familiarità con i cambiamenti di fase che l'acqua attraversa. Probabilmente hai bollito l'acqua per fare la pasta. O acqua congelata solida per fare il ghiaccio. Probabilmente hai anche visto la brina sull'erba in inverno.
Tutti questi cambiamenti nella fase dell'acqua sono accompagnati da un ingresso o da un'uscita di calore, quindi sono una reazione endotermica o una reazione esotermica.
Il cambiamento di energia accompagna tutti i cambiamenti di fase
Quindi segue la domanda, che tipo di cambiamento in energia accompagna ogni cambiamento di fase? Per capirlo, pensa al movimento delle particelle in ogni fase. Devi anche pensare a quanto le molecole sono attratte l'una dall'altra all'interno della fase.
I solidi contengono particelle che non si muovono tanto rispetto a un liquido o un gas. Hanno un certo movimento termico, ma chiaramente non la stessa quantità di un liquido o di un gas. Solo dopo aver aggiunto energia (o calore) queste particelle iniziano a muoversi più velocemente.
Pensa a un pezzo di ghiaccio. Le molecole d'acqua nel pezzo di ghiaccio non si muovono molto finché l'acqua non inizia a sciogliersi. Cosa permette all'acqua di sciogliersi? Beh, è un'aggiunta di calore.
E quando fai bollire l'acqua? È necessario mettere l'acqua su una fiamma per aggiungere calore al sistema e far bollire l'acqua per produrre vapore acqueo.
Questo input di energia è anche sufficiente per superare le forze attrattive che tengono insieme le particelle. L'acqua è un buon esempio di una sostanza che ha notevoli forze intermolecolari che la tengono insieme. L'acqua ama attaccarsi a se stessa attraverso i legami idrogeno. Quindi l'energia che viene immessa deve essere sufficiente affinché le molecole smettano di attaccarsi così tanto a se stesse.
Ciò significa che quando si passa dal solido al liquido al gas, tutti i cambiamenti di fase associati richiedono l'apporto di calore. Quindi, questi cambiamenti di fase sono un esempio di an reazione endotermica.
D'altra parte, passare dal gas al liquido al solido richiede il contrario: il calore deve essere rilasciato. Questi cambiamenti di fase sono chiamati reazioni esotermiche.
Per trasformare l'acqua liquida in ghiaccio, devi mettere l'acqua in un ambiente freddo in modo che il calore lasci l'acqua. Solo allora l'acqua si congelerà.
Quando la tua mano tocca il vapore, senti calore perché il vapore si condensa immediatamente al contatto con la pelle. Il rilascio di energia è percepito come calore mentre il vapore acqueo va nell'acqua.
Esotermico vs. Endotermico
Ecco come classificare i cambiamenti di fase come endotermici o esotermici:
Nome del cambio di fase: Congelamento
- Fase: da liquido a solido
- Cambio di energia: esotermico
- Esempio: acqua gelata
Nome del cambio di fase: Fusione
- Fase: da solido a liquido
- Cambio di energia: endotermico
- Esempio: fusione del ghiaccio
Nome del cambio di fase: Condensazione
- Fase: da gas a liquido
- Cambio di energia: esotermico
- Esempio: ustioni da vapore acqueo
Nome del cambio di fase: Evaporazione
- Fase: da liquido a gas
- Cambio di energia: endotermico
- Esempio: acqua bollente
Nome del cambio di fase: sublimazione
- Fase: da solido a gas
- Cambio di energia: endotermico
- Esempio: ghiaccio secco
Nome del cambio di fase: Deposizione
- Fase: da gas a solido
- Cambio di energia: esotermico
- Esempio: Formazione di brina
Un buon modo per ricordare tutto questo è che i cambiamenti di fase opposti hanno esigenze energetiche opposte. Se sai che da solido a liquido a gas richiede l'aggiunta di calore (endotermico), ciò significa che sai che passare da gas a liquido a solido richiede la rimozione di calore (esotermico).
Suggerimenti
Quando si passa da uno stato più ordinato a uno stato meno ordinato, il processo è esotermico. Quando si passa da uno stato meno ordinato a uno stato più ordinato, il processo è endotermico.