V horúci letný deň nalejte do pohára ľadovo vychladený nápoj a čoskoro sa na vonkajšej strane pohára vytvoria kvapky vody. Ako dôjde k tejto kondenzácii na skle a odkiaľ pochádza voda? Na tieto otázky odpovedá pochopenie stavov a fáz hmoty.
Stavy hmoty
Zvážte tri zo stavov hmoty: tuhý, kvapalný a plynný.
V pevný, častice sú zabalené blízko seba ako stavebné bloky a majú určitý tvar. Častice tuhej látky sa nebudú veľmi pohybovať, ale budú mať vibrácie zo subatomárnych častíc, ako sú elektróny neustále v pohybe.
Kvapaliny bude zodpovedať tvaru nádoby - podobne ako ľadovo studený nápoj nalievaný do pohára, kde kvapalina plní nádobu. V tekutinách sú častice voľne zabalené a môžu okolo seba prúdiť.
Plyny nemajú určitý tvar a rozšíria sa tak, aby vyplnili kontajner. Medzi plynnými časticami je toľko priestoru, že častice do seba zriedka narazia.
States of Matter: Phase Changes
Voda môže prechádzať tromi skupenstvami hmoty v závislosti od teploty. Možno ho nájsť ako tuhú látku v ľade, kvapalnú vodu a ako plyn vo vodnej pare.
Zvážte nižšie uvedený vývojový diagram toho, ako sa stavy hmoty navzájom prelínajú; procesy, pomocou ktorých sa to deje, sú pomenované:
Plné → v topenie sa zmení na → tekutý → v odparovanie sa zmení na → plyn
Opak je:
Plyn → v kondenzácia sa zmení na → tekutý → v zmrazenie sa zmení na → plné
Všimnite si, že kondenzačný proces je, keď sa plyn zmení na kvapalinu. V prípade vody to znamená, že vodná para sa zmenila na kvapalnú.
Definícia kondenzačnej chémie je proces zmeny látky z plynného do kvapalného skupenstva. Tento proces je spôsobený zmenou väčšinou teploty, ale aj tlaku.
Kondenzačný proces a energia
Skontrolujte vývojový diagram plynu do kvapaliny:
Plyn → v kondenzácii sa zmení na → kvapalný
Pripomeňme si tiež, ako molekuly pôsobili v plynnom aj kvapalnom skupenstve. V plyne majú častice vysokú kinetickú energiu. V kvapaline majú menej kinetickej energie. Aby sa plyn stal kvapalinou, musí stratiť energiu.
Molekuly vody v plynnom stave strácajú tepelnú energiu, spomaľujú svoj pohyb a začnú sa „držať“ spolu, aby vytvorili kvapalinu.
Kondenzácia: vodný cyklus
Na pohári sa objavili vodné korálky, čo z definície znamená vodná para skondenzovala na kvapalinu na povrchu skla.
Táto vodná para je vždy prítomná vo vzduchu, dokonca aj počas jasných dní. Voda sa vo vzduchu vždy kondenzuje a odparuje (napr. Kondenzácia). Uchopenie kolobehu vody v mieste kondenzácie môže pomôcť rozpoznať, ako sa voda vytvára na studenom pohári.
Vo vodnom cykle vodná para tlačená do chladnejšej hornej atmosféry spomaľuje rýchlosť odparovania na menej ako rýchlosť kondenzácie. Ku kondenzácii dochádza rýchlejšou rýchlosťou a plynné molekuly vody kondenzujú okolo malého množstva vzduchu častice prachu, soli a dymu, aby vytvorili malé kvapôčky, ktoré môžu rásť zhromažďovaním väčšieho množstva tekutej vody molekuly.
Kondenzácia na skle
Podobne ako v chladnejších horných vrstvách atmosféry, keď sklo v našom príklade od začiatku chladne ľad v nápoji, dosiahne teplotu, pri ktorej ku kondenzácii dôjde rýchlejšie ako odparovanie. Aj v horúcom dni, a hoci horúci vzduch pojme viac vodnej pary ako studený vzduch, existuje horná hranica množstva vzduchu.
Pohyb častíc môže vysvetliť toto zvýšenie rýchlosti kondenzácie. Pri kontakte horúceho vzduchu so studeným sklom sa teplo prenáša z horúceho vzduchu do studeného skla. Strata tepla v okolitom vzduchu spôsobuje, že vodná para zo skla stráca energiu. Akonáhle sa energia stratí, vodná para kondenzuje na skle na kvapalinu.
Akonáhle sa ľad v nápoji roztopí, teplota kvapaliny vo vnútri pohára a okolitého vzduchu sa dostane do rovnováhy a na pohári už nebude dochádzať ku kondenzácii.