Вы уже видели много фазовых изменений, знаете вы об этом или нет. В частности, вы, вероятно, наиболее знакомы с фазовыми изменениями, через которые проходит вода. Вы, вероятно, использовали кипяченую воду для приготовления макарон. Или замороженная вода в твердом состоянии, чтобы сделать лед. Вы, наверное, даже видели зимой на траве иней.
Все эти изменения фазы воды сопровождаются входом или выходом нагревать, поэтому они являются либо эндотермической реакцией, либо экзотермической реакцией.
Изменение энергии сопровождает все фазовые изменения
Затем следует вопрос, какое изменение энергия сопровождает каждое изменение фазы? Чтобы понять это, подумайте о движении частиц в каждой фазе. Также нужно подумать о том, насколько молекулы притягиваются друг к другу в фазе.
Твердые тела содержат частицы, которые не так сильно двигаются, как жидкость или газ. У них есть некоторое тепловое движение, но явно не такое, как у жидкости или газа. Только после добавления энергии (или тепла) эти частицы начинают двигаться быстрее.
Подумайте о куске льда. Молекулы воды в куске льда мало двигаются, пока вода не начнет таять. Что позволяет воде таять? Что ж, это добавка тепла.
А что насчет кипячения воды? Вам нужно поставить воду на огонь, чтобы добавить тепла в систему, и дать воде закипеть, чтобы образовался водяной пар.
Этой подводимой энергии также достаточно, чтобы преодолеть силы притяжения, удерживающие частицы вместе. Вода - хороший пример вещества, которое удерживает вместе значительные межмолекулярные силы. Вода любит прилипать к себе за счет водородных связей. Таким образом, вводимой энергии должно быть достаточно, чтобы молекулы перестали так сильно прилипать к себе.
Это означает, что при переходе от твердого тела к жидкости и газу для всех сопутствующих фазовых изменений требуется подвод тепла. Таким образом, эти фазовые изменения являются примером эндотермическая реакция.
С другой стороны, переход от газа к жидкости и твердому телу требует обратного: необходимо выделять тепло. Эти фазовые изменения называются экзотермические реакции.
Чтобы превратить жидкую воду в лед, вы должны поместить воду в холодную среду, чтобы тепло уходило из воды. Только тогда вода замерзнет.
Когда ваша рука касается пара, вы чувствуете тепло, потому что пар сразу конденсируется при прикосновении к вашей коже. Выделение энергии ощущается как тепло, как водяной пар переходит в воду.
Экзотермический vs. Эндотермический
Вот как разделить фазовые изменения на эндотермические или экзотермические:
Название изменения фазы: Замораживание
- Фаза: от жидкости к твердому веществу
- Изменение энергии: экзотермическое
- Пример: замерзающая вода
Название изменения фазы: Плавление
- Фаза: от твердого до жидкого
- Изменение энергии: эндотермическое
- Пример: таяние льда
Название изменения фазы: Конденсация
- Фаза: газ в жидкость
- Изменение энергии: экзотермическое
- Пример: ожог водяным паром
Название изменения фазы: Испарение
- Фаза: жидкость в газ
- Изменение энергии: эндотермическое
- Пример: кипяток.
Название изменения фазы: Сублимация
- Фаза: от твердого до газа
- Изменение энергии: эндотермическое
- Пример: сухой лед.
Название изменения фазы: Осаждение
- Фаза: от газа до твердого состояния
- Изменение энергии: экзотермическое
- Пример: образование инея
Хороший способ запомнить все это - это то, что противоположные фазовые изменения имеют противоположные потребности в энергии. Если вы знаете, что переход от твердого тела к жидкости к газу требует добавления тепла (эндотермический), это означает, что вы знаете, что переход от газа к жидкости к твердому телу требует отвода тепла (экзотермический).
Советы
При переходе из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное состояние процесс является экзотермическим. При переходе из менее упорядоченного состояния в более упорядоченное состояние процесс является эндотермическим.