Du har sett mange faseendringer før, enten du vet det eller ikke. Spesielt er du sannsynligvis mest kjent med faseendringene som vann går gjennom. Du har sannsynligvis kokt vann for å lage pasta. Eller frossent vann fast for å lage is. Du har sannsynligvis til og med sett frost på gresset om vinteren.
Alle disse endringene i fasen av vann ledsages av enten en inngang eller utgang på varme, så de er enten en endoterm reaksjon eller en eksoterm reaksjon.
Energiendring følger med alle faseendringer
Spørsmålet følger deretter, hva slags endring i energi følger hver faseendring? For å forstå dette, tenk på bevegelsen av partiklene i hver fase. Du må også tenke på hvor tiltrukket molekylene er til hverandre i fasen.
Tørrstoffer inneholder partikler som ikke beveger seg så mye i forhold til en væske eller en gass. De har en viss termisk bevegelse, men tydeligvis ikke den samme mengden som en væske eller en gass. Først etter tilsetning av energi (eller varme) begynner disse partiklene å bevege seg raskere.
Tenk på et stykke is. Vannmolekylene i isstykket beveger seg ikke mye før vannet begynner å smelte. Hva lar vannet smelte? Vel, det er et tilskudd av varme.
Hva med når du koker vann? Du må sette vannet over en flamme for å tilføre varme til systemet og få vannet til å koke for å få vanndamp.
Denne energitilførselen er også nok til å overvinne de attraktive kreftene som holder partiklene sammen. Vann er et godt eksempel på et stoff som har betydelige intermolekylære krefter som holder det sammen. Vann holder seg til seg selv gjennom hydrogenbinding. Dermed må energien som inngår være nok til at molekylene slutter å klebe seg så mye.
Dette betyr at når du beveger deg fra fast til væske til gass, krever alle medfølgende faseendringer tilførsel av varme. Dermed er disse faseendringene et eksempel på en endoterm reaksjon.
På den annen side krever det å gå fra gass til væske til fast stoff det motsatte: Varme må frigjøres. Disse faseendringene kalles eksoterme reaksjoner.
For å gjøre flytende vann til is må du sette vannet i et kaldt miljø slik at varmen forlater vannet. Først da vil vannet fryse.
Når hånden din berører damp, føler du varme fordi dampen kondenserer umiddelbart når du berører huden din. Utslipp av energi føltes som varme når vanndampen går til vann.
Eksoterm vs. Endotermisk
Slik klassifiserer du faseendringene som endoterm eller eksoterm:
Navn på faseendring: Fryser
- Fase: Flytende til fast
- Energiendring: eksoterm
- Eksempel: Fryse vann
Navn på faseendring: Smelting
- Fase: Fast til væske
- Energiendring: Endoterm
- Eksempel: Issmelting
Navn på faseendring: Kondensasjon
- Fase: Gass til væske
- Energiendring: eksoterm
- Eksempel: Vanndamp brenner
Navn på faseendring: Fordamping
- Fase: Væske til gass
- Energiendring: Endoterm
- Eksempel: Kokende vann
Navn på faseendring: Sublimering
- Fase: Fast til gass
- Energiendring: Endoterm
- Eksempel: Tørris
Navn på faseendring: Avsetning
- Fase: Gass til fast
- Energiendring: eksoterm
- Eksempel: Dannelse av frost
En god måte å huske alle disse på er at motsatte faseendringer har motsatt energibehov. Hvis du vet at fra fast til væske til gass krever tilsetning av varme (endoterm), betyr det at du vet at å gå fra gass til væske til fast stoff krever fjerning av varme (eksoterm).
Tips
Når man går fra en mer ordnet tilstand til en mindre ordnet tilstand, er prosessen eksoterm. Når man går fra en mindre ordnet tilstand til mer ordnet tilstand, er prosessen endoterm.