Už ste videli veľa fázových zmien, či už o tom viete, alebo nie. Najmä asi najviac poznáte fázové zmeny, ktorými voda prechádza. Pravdepodobne ste varili vodu na výrobu cestovín. Alebo zmrznutú pevnú vodu na výrobu ľadu. Pravdepodobne ste už v zime videli aj mráz na tráve.
Všetky tieto zmeny vo fáze vody sprevádza buď vstup alebo výstup z teplo, takže sú buď endotermickou reakciou alebo exotermickou reakciou.
Energetická zmena sprevádza všetky fázové zmeny
Potom nasleduje otázka, o akú zmenu ide energie sprevádza každú fázovú zmenu? Aby ste to pochopili, zamyslite sa nad pohybom častíc v každej fáze. Musíte tiež premýšľať o tom, ako sú molekuly vo fáze priťahované navzájom.
Pevné látky obsahujú častice, ktoré sa v porovnaní s kvapalinou alebo plynom až tak nepohybujú. Majú určitý tepelný pohyb, ale zjavne nie také množstvo ako kvapalina alebo plyn. Až po pridaní energie (alebo tepla) sa tieto častice začnú pohybovať rýchlejšie.
Pomysli na kúsok ľadu. Molekuly vody v kúsku ľadu sa veľmi nepohybujú, kým sa voda nezačne topiť. Čo umožňuje vode topiť sa? No je to prídavok tepla.
Čo s tým, keď prevaríte vodu? Vodu musíte dať nad plameň, aby ste do systému pridali teplo, a nechať vodu zovrieť, aby sa vytvorila vodná para.
Tento vstup energie je tiež dostatočný na prekonanie príťažlivých síl, ktoré držia častice pohromade. Voda je dobrým príkladom látky, ktorá má značné medzimolekulové sily, ktoré ju držia pohromade. Voda sa rada drží sama prostredníctvom vodíkových väzieb. Energia, ktorá je na vstupe, musí teda stačiť na to, aby sa molekuly prestali toľko na seba lepiť.
To znamená, že pri prechode z pevnej látky na kvapalnú na plynnú si všetky sprievodné fázové zmeny vyžadujú prísun tepla. Tieto fázové zmeny sú teda príkladom endotermická reakcia.
Na druhej strane si prechod z plynu na kvapalinu na tuhú vyžaduje opak: Musí sa uvoľňovať teplo. Tieto fázové zmeny sa nazývajú exotermické reakcie.
Aby ste z tekutej vody vytvorili ľad, musíte ju vložiť do chladného prostredia, aby z nej odchádzalo teplo. Až potom zamrzne voda.
Keď sa vaša ruka dotkne pary, cítite teplo, pretože para sa pri dotyku s pokožkou okamžite skondenzuje. Uvoľňovanie energie je cítiť ako teplo, keď vodná para prechádza do vody.
Exotermický vs. Endotermický
Takto je možné klasifikovať fázové zmeny ako endotermické alebo exotermické:
Názov zmeny fázy: Mrznutie
- Fáza: kvapalná až tuhá
- Zmena energie: exotermická
- Príklad: mrznúca voda
Názov zmeny fázy: Topenie
- Fáza: tuhá až tekutá
- Zmena energie: endotermická
- Príklad: topenie ľadu
Názov zmeny fázy: Kondenzácia
- Fáza: plyn do kvapaliny
- Zmena energie: exotermická
- Príklad: horí vodná para
Názov zmeny fázy: Odparovanie
- Fáza: kvapalina na plyn
- Zmena energie: endotermická
- Príklad: vriaca voda
Názov zmeny fázy: Sublimácia
- Fáza: tuhá látka až plyn
- Zmena energie: endotermická
- Príklad: suchý ľad
Názov zmeny fázy: Depozícia
- Fáza: plynný až tuhý
- Zmena energie: exotermická
- Príklad: tvorba mrazu
Dobrým spôsobom, ako si to všetko uvedomiť, je to, že zmeny v opačnej fáze majú opačné energetické potreby. Ak viete, že z tuhej látky na kvapalinu do plynu je potrebné doplniť teplo (endotermické), znamená to, že viete, že prechod z plynu na kvapalinu v tuhej fáze vyžaduje odstránenie tepla (exotermické).
Tipy
Pri prechode z viac usporiadaného stavu do menej usporiadaného stavu je proces exotermický. Pri prechode z menej usporiadaného stavu do viac usporiadaného stavu je proces endotermický.