Že prej ste videli veliko faznih sprememb, ne glede na to, ali to veste ali ne. Zlasti ste verjetno najbolj seznanjeni s faznimi spremembami, skozi katere prehaja voda. Verjetno ste skuhali vodo za pripravo testenin. Ali trdo zamrznjeno vodo, da naredimo led. Verjetno ste pozimi celo videli zmrzal na travi.
Vse te spremembe v fazi vode spremlja vhod ali izhod toplota, torej so bodisi endotermna reakcija bodisi eksotermna reakcija.
Energijske spremembe spremljajo vse fazne spremembe
Nato sledi vprašanje, kakšno spremembo v energija spremlja vsako fazno spremembo? Da bi to razumeli, pomislite na gibanje delcev v vsaki fazi. Razmisliti morate tudi o tem, kako molekule privlačijo med seboj znotraj faze.
Trdne snovi vsebujejo delce, ki se ne premikajo toliko kot tekočina ali plin. Imajo nekaj toplotnih gibov, vendar očitno ne v enaki količini kot tekočina ali plin. Šele po dodajanju energije (ali toplote) se ti delci začnejo hitreje premikati.
Pomislite na košček ledu. Molekule vode v koščku ledu se ne premikajo veliko, dokler se voda ne začne topiti. Kaj omogoča, da se voda stopi? No, to je dodatek toplote.
Kaj pa ko zavremo vodo? Vodo morate postaviti nad plamen, da v sistem dodate toploto in pustite, da voda zavre, da nastane vodna para.
Ta vnos energije je dovolj tudi za premagovanje privlačnih sil, ki držijo delce skupaj. Voda je dober primer snovi, ki ima velike medmolekularne sile, ki jo držijo skupaj. Voda se rada drži nase, čeprav vodikovo vez. Tako mora biti vložena energija dovolj, da se molekule nehajo toliko držati same zase.
To pomeni, da pri prehodu s trdnega na tekoči na plin vse spremljajoče fazne spremembe zahtevajo vnos toplote. Tako so te fazne spremembe primer endotermna reakcija.
Po drugi strani pa prehod s plina na tekočino na trdno zahteva ravno nasprotno: toplota mora biti sproščena. Te fazne spremembe se imenujejo eksotermne reakcije.
Če želite tekočo vodo narediti v ledu, jo morate postaviti v hladno okolje, da jo voda zapusti. Šele takrat bo voda zmrznila.
Ko se roka dotakne pare, začutite toploto, ker se para takoj kondenzira ob dotiku kože. Sproščanje energije se čuti kot toplota, ko vodna para prehaja v vodo.
Exothermic vs. Endotermična
Fazne spremembe lahko klasificiramo kot endotermne ali eksotermne:
Ime spremembe faze: Zamrzovanje
- Faza: tekoča do trdna
- Sprememba energije: eksotermna
- Primer: Zamrzovanje vode
Ime spremembe faze: Taljenje
- Faza: trdna do tekoča
- Sprememba energije: endotermna
- Primer: Taljenje ledu
Ime spremembe faze: Kondenzacija
- Faza: Plin v tekočino
- Sprememba energije: eksotermna
- Primer: Vodna para gori
Ime spremembe faze: Izhlapevanje
- Faza: tekočina v plin
- Sprememba energije: endotermna
- Primer: Vrela voda
Ime spremembe faze: Sublimacija
- Faza: Trdno v plin
- Sprememba energije: endotermna
- Primer: suh led
Ime spremembe faze: Odlaganje
- Faza: Plin do trdne snovi
- Sprememba energije: eksotermna
- Primer: Nastanek zmrzali
Dober način, da si zapomnimo vse to, je, da imajo spremembe v nasprotnih fazah nasprotne energetske potrebe. Če veste, da je treba od trdnega do tekočega do plina dodati toploto (endotermno), to pomeni, da veste, da prehod iz plina v tekočino v trdno zahteva odstranjevanje toplote (eksotermno).
Nasveti
Ko gre iz bolj urejenega stanja v manj urejeno, je postopek eksotermičen. Pri prehodu iz manj urejenega stanja v bolj urejeno stanje je postopek endotermičen.