Je hebt al veel faseveranderingen gezien, of je het nu weet of niet. In het bijzonder bent u waarschijnlijk het meest bekend met de faseveranderingen die water doormaakt. Je hebt waarschijnlijk water gekookt om pasta te maken. Of bevroren water vast om ijs te maken. Waarschijnlijk heb je in de winter zelfs vorst op het gras gezien.
Al deze veranderingen in de waterfase gaan gepaard met een input of output van warmte, dus ze zijn ofwel een endotherme reactie of een exotherme reactie.
Energieverandering begeleidt alle faseveranderingen
De vraag volgt dan, wat voor soort verandering in energie begeleidt elke faseverandering? Om dit te begrijpen, moet u nadenken over de beweging van de deeltjes in elke fase. Je moet ook nadenken over hoe aangetrokken de moleculen tot elkaar zijn binnen de fase.
Vaste stoffen bevatten deeltjes die niet zo veel bewegen in vergelijking met een vloeistof of een gas. Ze hebben enige thermische beweging, maar duidelijk niet dezelfde hoeveelheid als een vloeistof of een gas. Pas na het toevoegen van energie (of warmte) beginnen deze deeltjes sneller te bewegen.
Denk aan een stuk ijs. De watermoleculen in het stuk ijs bewegen niet veel totdat het water begint te smelten. Waardoor kan het water smelten? Nou, het is een toevoeging van warmte.
En als je water kookt? Je moet het water boven een vlam plaatsen om warmte aan het systeem toe te voegen en het water laten koken om waterdamp te maken.
Deze toevoer van energie is ook voldoende om de aantrekkingskrachten die de deeltjes bij elkaar houden te overwinnen. Water is een goed voorbeeld van een stof die aanzienlijke intermoleculaire krachten heeft die hem bij elkaar houden. Water hecht graag aan zichzelf door waterstofbruggen. Dus de energie die wordt ingevoerd, moet voldoende zijn om ervoor te zorgen dat de moleculen niet meer zo aan zichzelf blijven plakken.
Dit betekent dat wanneer u van vast naar vloeibaar naar gas gaat, alle bijbehorende faseveranderingen de invoer van warmte vereisen. Deze faseveranderingen zijn dus een voorbeeld van een endotherme reactie.
Aan de andere kant vereist de overgang van gas naar vloeistof naar vaste stof het tegenovergestelde: er moet warmte vrijkomen. Deze faseveranderingen worden genoemd exotherme reacties.
Om van vloeibaar water ijs te maken, moet je het water in een koude omgeving plaatsen, zodat de warmte het water verlaat. Alleen dan zal het water bevriezen.
Wanneer je hand stoom aanraakt, voel je warmte omdat de stoom onmiddellijk condenseert bij aanraking met je huid. Het vrijkomen van energie wordt gevoeld als warmte als de waterdamp naar water gaat.
Exotherm vs. endotherm
Hier leest u hoe u de faseveranderingen classificeert als endotherm of exotherm:
Naam faseverandering: Bevriezen
- Fase: vloeibaar tot vast
- Energieverandering: exotherm
- Voorbeeld: water bevriezen
Naam faseverandering: Smeltend
- Fase: vast tot vloeibaar
- Energieverandering: endotherm
- Voorbeeld: ijs smelten
Naam faseverandering: condensatie
- Fase: Gas naar vloeistof
- Energieverandering: exotherm
- Voorbeeld: brandwonden door waterdamp
Naam faseverandering: Verdamping
- Fase: Vloeistof naar gas
- Energieverandering: endotherm
- Voorbeeld: kokend water
Naam faseverandering: sublimatie
- Fase: vast naar gas
- Energieverandering: endotherm
- Voorbeeld: Droogijs
Naam faseverandering: Afzetting
- Fase: Gas naar vaste stof
- Energieverandering: exotherm
- Voorbeeld: Vorstvorming
Een goede manier om dit allemaal te onthouden, is dat tegengestelde faseveranderingen tegengestelde energiebehoeften hebben. Als je weet dat van vast naar vloeibaar naar gas warmte moet worden toegevoegd (endotherm), dan weet je dat om van gas naar vloeibaar naar vast te gaan, warmte moet worden afgevoerd (exotherm).
Tips
Wanneer we van een meer geordende toestand naar een minder geordende toestand gaan, is het proces exotherm. Wanneer we van een minder geordende toestand naar een meer geordende toestand gaan, is het proces endotherm.