Врућег летњег дана у чашу налијте ледено хладно пиће и ускоро ће се на спољној страни чаше створити капљице воде. Како се догађа ова кондензација на стаклу и одакле долази вода? Разумевање стања и фаза материје одговара на ова питања.
Стања материје
Размотримо три стања материје: чврсто, течно и гасно.
У а чврст, честице су спаковане близу једна другој попут грађевинских блокова и имају одређени облик. Честице чврсте супстанце неће се много померати, али имат ће вибрације из субатомских честица попут електрона који се непрестано крећу.
Течности ће одговарати облику посуде - слично ледено хладном пићу уливеном у чашу, где течност пуни посуду. У течности, честице су лабаво набијене и могу да струје једна око друге.
Гасови немају одређени облик и прошириће се како би попунили контејнер. Између гасовитих честица има толико простора да се честице ретко сударају једна с другом.
Стања материје: фазне промене
Вода се може кретати кроз три стања материје у зависности од температуре. Може се наћи као чврста супстанца у леду, течној води и као гас у воденој пари.
Размотрите дијаграм тока у наставку како се стања материје премештају једно у друго; названи су процеси којима се то догађа:
Чврста → ин топљење претвара у → течност → у испаравање претвара у → гас
Обрнуто је:
Плин → унутра кондензација претвара у → течност → у смрзавање претвара у → чврсто
Приметите да процес кондензације је када се гас претвара у течност. Са водом то значи да се водена пара претворила у течну воду.
Дефиниција хемије кондензације је процес промене супстанце из гасовитог у течно стање. Овај процес је узрокован променом углавном температуре, али и притиска.
Процес кондензације и енергија
Прегледајте дијаграм протока гаса у течност:
Гас → у кондензацији се претвара у → течност
Такође се подсетите како су молекули деловали и у гасовитом и у течном стању. У гасу честице имају високу кинетичку енергију. У течности имају мање кинетичке енергије. Гас мора да изгуби енергију да би постао течност.
Молекули воде у гасовитом стању губе топлотну енергију, успоравају кретање и почињу да се „држе“ заједно формирајући течност.
Кондензација: водени циклус
На стаклу су се појавиле водене перлице, што, према дефиницији, то значи водена пара се на површини стакла кондензовао у течност.
Ова водена пара је увек присутна у ваздуху, чак и за ведрих дана. Вода се увек кондензује и испарава (супротност кондензације) у ваздуху. Ухватити кружни ток воде на месту кондензације може вам помоћи да препознате како се вода ствара на хладној чаши.
У воденом циклусу водена пара потиснута у хладнији горњи слој атмосфере успорава брзину испаравања на мање од брзине кондензације. Кондензација се јавља бржом брзином, а гасовити молекули воде се кондензују око сићушних ваздуха честице прашине, соли и дима формирајући ситне капљице које могу расти скупљањем више течне воде молекула.
Кондензација на стаклу
Слично хладнијој горњој атмосфери, од стакла у нашем примеру од почетка постаје хладно лед у пићу достиже температуру при којој се кондензација дешава већом брзином од испаравање. Чак и по врућем дану, иако врући ваздух може да задржи више водене паре од хладног, постоји горња граница колико ваздух може да задржи.
Кретање честица може објаснити ово повећање брзине кондензације. Када врући ваздух дође у додир са хладним стаклом, топлота се са врућег ваздуха преноси на хладно стакло. Губитак топлоте у околном ваздуху доводи до губитка енергије водене паре стакла. Једном када се енергија изгуби, водена пара се кондензује у течност на стаклу.
Једном када се лед отопи у пићу, температура течности унутар чаше и околни ваздух доћи ће у равнотежу и више се неће стварати кондензација на чаши.