Anksčiau esate matę daug fazių pokyčių, nesvarbu, ar žinote tai, ar ne. Visų pirma turbūt labiausiai esate susipažinę su vandens fazių pokyčiais. Tikriausiai virėte vandenį makaronams gaminti. Arba užšaldytas vanduo kietas ledui gaminti. Tikriausiai net žiemą ant žolės matėte šalnų.
Visus šiuos vandens fazės pokyčius lydi arba įvestis, arba išvestis šilumos, tai yra arba endoterminė, arba egzoterminė reakcija.
Energijos pokyčiai lydi visus fazinius pokyčius
Tada kyla klausimas, kokie pokyčiai energijos lydi kiekvieną fazės pokytį? Norėdami tai suprasti, pagalvokite apie dalelių judėjimą kiekvienoje fazėje. Jūs taip pat turite pagalvoti apie tai, kaip fazės metu molekulės traukia viena kitą.
Kietosios medžiagos sudėtyje yra dalelių, kurios juda ne tiek stipriai, kiek skystis ar dujos. Jie turi tam tikrą šiluminį judėjimą, bet akivaizdžiai ne tokį patį kiekį kaip skystis ar dujos. Tik pridėjus energijos (arba šilumos) šios dalelės pradeda judėti greičiau.
Pagalvokite apie ledo gabalėlį. Ledo gabale esančios vandens molekulės mažai juda tol, kol vanduo pradeda tirpti. Kas leidžia vandeniui tirpti? Na, tai šilumos papildymas.
O kai verdate vandenį? Vandenį reikia užpilti ant liepsnos, kad į sistemą įpilti šilumos ir vanduo užvirtų, kad susidarytų vandens garai.
Šios energijos sąnaudos taip pat pakanka įveikti patrauklias jėgas, laikančias daleles. Vanduo yra geras medžiagos, turinčios didelių tarpmolekulinių jėgų, laikančių ją kartu, pavyzdys. Vandeniui patinka klijuoti vandenį. Taigi energijos, kuri yra įnešama, turi būti pakankamai, kad molekulės nustotų taip lipti prie savęs.
Tai reiškia, kad pereinant nuo kieto prie skysčio prie dujos, norint atlikti visus papildomus fazių pokyčius, reikia įnešti šilumos. Taigi šie fazių pokyčiai yra pavyzdys endoterminė reakcija.
Kita vertus, norint pereiti iš dujų į skystą kietą medžiagą, reikia priešingai: šiluma turi būti išleista. Šie fazių pokyčiai vadinami egzoterminės reakcijos.
Norint, kad skystas vanduo taptų ledu, vandenį reikia įdėti į šaltą aplinką, kad šiluma paliktų vandenį. Tik tada vanduo užšals.
Kai ranka paliečia garą, pajuntate šilumą, nes liesdami odą garai iškart kondensuojasi. Energijos išsiskyrimas jaučiamas tiek pat šilumos, kiek vandens garai eina į vandenį.
Egzoterminis vs. Endoterminis
Štai kaip klasifikuoti fazių pokyčius kaip endoterminius ar egzoterminius:
Fazės keitimo pavadinimas: Šąla
- Fazė: nuo skysčio iki kieto
- Energijos pokytis: egzoterminis
- Pavyzdys: užšaldantis vanduo
Fazės keitimo pavadinimas: Tirpsta
- Fazė: nuo kietos iki skystos
- Energijos pokytis: endoterminis
- Pavyzdys: ledo tirpimas
Fazės keitimo pavadinimas: Kondensatas
- Fazė: dujos į skystį
- Energijos pokytis: egzoterminis
- Pavyzdys: dega vandens garai
Fazės keitimo pavadinimas: Garinimas
- Fazė: skystis dujoms
- Energijos pokytis: endoterminis
- Pavyzdys: verdantis vanduo
Fazės keitimo pavadinimas: Sublimacija
- Fazė: kietosios dujos
- Energijos pokytis: endoterminis
- Pavyzdys: sausas ledas
Fazės keitimo pavadinimas: Nusodinimas
- Fazė: dujos į kietą
- Energijos pokytis: egzoterminis
- Pavyzdys: šalčio susidarymas
Geras būdas prisiminti visa tai yra tai, kad priešingos fazės pokyčiai turi priešingus energijos poreikius. Jei žinote, kad nuo kieto skysčio iki dujos reikia pridėti šilumos (endoterminės), tai reiškia, kad žinote, kad pereinant nuo dujų prie skysčio iki kieto reikia pašalinti šilumą (egzoterminę).
Patarimai
Einant iš labiau sutvarkytos būsenos į mažiau sutvarkytą, procesas yra egzoterminis. Einant iš mažiau sutvarkytos būsenos į labiau sutvarkytą būseną, procesas yra endoterminis.