Hell en iskald drikke i et glass en varm sommerdag, og snart vil vanndråper dannes på utsiden av glasset. Hvordan skjer denne kondensasjonen på glass og hvor kommer vannet fra? En forståelse av tilstandene og fasene i saken svarer på disse spørsmålene.
Tingenes tilstand
Tenk på tre av tilstandene i materie: fast stoff, væske og gass.
I en fastpartikler er pakket tett sammen som byggesteiner og har en bestemt form. Partiklene i det faste stoffet vil ikke bevege seg mye, men de vil ha en vibrasjon fra de subatomære partiklene som elektroner som er i konstant bevegelse.
Væsker vil tilpasse seg formen til en beholder - omtrent som en iskald drikke som helles i glasset, der væsken fyller beholderen. I væsker er partiklene løst pakket og kan strømme rundt hverandre.
Gasser har ingen bestemt form og utvides for å fylle en container. Det er så mye mellomrom mellom gassformige partikler at partiklene sjelden støter på kontakt med hverandre.
State of Matter: Phase Changes
Vann kan bevege seg gjennom materiens tre tilstander avhengig av temperaturen. Det kan bli funnet som et fast stoff i is, flytende vann og som en gass i vanndamp.
Tenk på flytskjemaet nedenfor over hvordan tilstandene til materie faser inn i hverandre; prosessene som dette skjer, heter:
Solid → i smelter svinger til → væske → i fordampning blir til → gass
Det motsatte er:
Gass → inn kondensasjon svinger til → væske → i frysing blir til → solid
Legg merke til at kondensprosess er når en gass blir til en væske. Med vann betyr dette at vanndamp har blitt til flytende vann.
En kondisjonskjemisk definisjon er prosessen med et stoff som endres fra gass til flytende tilstand. Denne prosessen er forårsaket av en endring i mest temperatur, men også trykk.
Kondensasjonsprosess og energi
Gjennomgå flytskjemaet for gass i en væske:
Gass → i kondens blir til → væske
Husk også hvordan molekylene virket i både gassform og flytende tilstand. I en gass har partikler høy kinetisk energi. I en væske har de mindre kinetisk energi. En gass må miste energi for å bli en væske.
Vannmolekylene i gassform mister varmeenergi, senker bevegelsen og begynner å "klebe" seg sammen for å danne en væske.
Kondens: Vannsyklus
Vannperler har dukket opp på glasset, og fra definisjonen betyr dette det vanndamp har kondensert til væske på glassoverflaten.
Denne vanndampen er alltid til stede i luften, selv på klare dager. Vann kondenserer og fordamper alltid (motsatt kondens) i luften. Å ta tak i vannsyklusen på kondenspunktet kan hjelpe deg med å gjenkjenne hvordan vann dannes på et kaldt glass.
I vannsyklusen bremser vanndamp inn i den kjøligere øvre atmosfæren fordampningshastigheten ned til mindre enn kondensasjonshastigheten. Kondens skjer raskere, og de gassformige vannmolekylene kondenserer rundt små luftbårne partikler av støv, salt og røyk for å danne små dråper som kan vokse ved å samle mer flytende vann molekyler.
Kondens på glass
I likhet med den kjøligere øvre atmosfæren, da glasset i vårt eksempel fra begynnelsen blir kaldt fra isen i drikken, når den en temperatur der kondens skjer i høyere hastighet enn fordampning. Selv på en varm dag, og selv om varm luft kan holde mer vanndamp enn kald luft, er det en øvre grense for hvor mye vanndampluft kan holde.
Bevegelsen av partikler kan forklare denne økningen i kondensasjonshastighet. Når den varme luften kommer i kontakt med det kalde glasset, overføres varmen fra den varme luften til det kalde glasset. Vanntapet i den omgivende luften fører til at vanndampen i glasset mister energi. Når energi er tapt, kondenserer vanndampen til væske på glasset.
Når isen smelter i drikken, vil væsketemperaturen inne i glasset og luften rundt komme i likevekt, og kondens på glasset vil ikke lenger dannes.