Se toarnă o băutură rece ca gheața într-un pahar într-o zi fierbinte de vară și în curând se vor forma picături de apă pe exteriorul paharului. Cum se produce această condensare pe sticlă și de unde vine apa? O înțelegere a stărilor și fazelor materiei răspunde la aceste întrebări.
State of Matter
Luați în considerare trei dintre stările materiei: solid, lichid și gazos.
Într-o solid, particulele sunt ambalate aproape ca blocuri de construcție și au o formă definită. Particulele solidului nu se vor mișca prea mult, dar vor avea o vibrație din particulele subatomice, cum ar fi electronii în mișcare constantă.
Lichide se va conforma formei unui recipient - la fel ca o băutură rece ca gheața turnată în pahar, unde lichidul umple recipientul. În lichide, particulele sunt ambalate slab și pot curge una în jurul celeilalte.
Gazele nu au o formă definită și se vor extinde pentru a umple un recipient. Există atât de mult spațiu între particulele gazoase încât particulele rareori intră în contact unele cu altele.
State of Matter: Faze Schimbări
Apa se poate deplasa prin cele trei stări ale materiei în funcție de temperatură. Poate fi găsit ca un solid în gheață, apă lichidă și ca gaz în vaporii de apă.
Luați în considerare diagrama de flux de mai jos cu privire la modul în care stările materiei se încorporează reciproc; procesele prin care se întâmplă acest lucru sunt denumite:
Solid → în topire se transformă în → lichid → în evaporare se transformă în → gaz
Reversul este:
Gaz → în condensare se transformă în → lichid → în congelare se transformă în → solid
Observați că procesul de condensare este atunci când un gaz se transformă într-un lichid. Cu apă, aceasta înseamnă că vaporii de apă s-au transformat în apă lichidă.
O definiție a chimiei condensării este procesul unei substanțe care se schimbă de la o stare gazoasă la una lichidă. Acest proces este cauzat de o schimbare în cea mai mare parte a temperaturii, dar și a presiunii.
Procesul de condensare și energia
Examinați diagrama de flux a gazului într-un lichid:
Gazul → în condensare se transformă în → lichid
Amintiți-vă, de asemenea, modul în care moleculele au acționat atât în starea gazoasă, cât și în starea lichidă. Într-un gaz, particulele au o energie cinetică ridicată. Într-un lichid, acestea au mai puțină energie cinetică. Un gaz trebuie să piardă energie pentru a deveni lichid.
Moleculele de apă în stare gazoasă pierd energie termică, încetinesc mișcarea lor și încep să se „lipească” împreună pentru a forma un lichid.
Condensare: ciclul apei
Pe sticlă au apărut mărgele de apă și, din definiție, asta înseamnă asta vapor de apă s-a condensat în lichid pe suprafața sticlei.
Acest vapor de apă este întotdeauna prezent în aer, chiar și în zilele senine. Apa se condensează și se evaporă întotdeauna (condensul este opus) în aer. Prinderea ciclului apei la punctul de condensare poate ajuta la recunoașterea modului în care se formează apa pe un pahar rece.
În ciclul apei, vaporii de apă împinși în atmosfera superioară mai rece încetinesc rata de evaporare la o valoare mai mică decât rata de condensare. Condensarea are loc într-un ritm mai rapid, iar moleculele de apă gazoasă se condensează în jurul aerului particule de praf, sare și fum pentru a forma picături mici care pot crește prin colectarea mai multă apă lichidă molecule.
Condensare pe sticlă
Similar cu atmosfera superioară mai rece, pe măsură ce sticla din exemplul nostru de la început devine rece gheața din băutură atinge o temperatură în care condensul se produce la o rată mai mare decât evaporare. Chiar și într-o zi fierbinte și chiar dacă aerul fierbinte poate conține mai mulți vapori de apă decât aerul rece, există o limită superioară a cantității de vapori de apă care poate deține aerul.
Mișcarea particulelor poate explica această creștere a ratei de condensare. Când aerul fierbinte intră în contact cu sticla rece, căldura este transferată din aerul fierbinte în sticla rece. Pierderea de căldură din aerul înconjurător determină pierderea de energie a vaporilor de apă de către sticlă. Odată ce energia se pierde, vaporii de apă se condensează în lichid pe sticlă.
Odată ce gheața se topește în băutură, temperatura lichidului din interiorul paharului și al aerului înconjurător va intra în echilibru, iar condensul pe sticlă nu se va mai forma.