Du har sett många fasförändringar tidigare om du vet det eller inte. I synnerhet är du förmodligen mest bekant med de fasförändringar som vattnet går igenom. Du har antagligen kokt vatten för att göra pasta. Eller fryst vatten fast för att göra is. Du har antagligen till och med sett frost på gräset på vintern.
Alla dessa förändringar i vattenfasen åtföljs av antingen en in- eller utmatning av värme, så de är antingen en endoterm reaktion eller en exoterm reaktion.
Energiförändring följer med alla fasförändringar
Frågan följer sedan vilken typ av förändring energi åtföljer varje fasförändring? För att förstå detta, tänk på partiklarnas rörelse i varje fas. Du måste också tänka på hur lockade molekylerna är till varandra inom fasen.
Torrsubstanser innehåller partiklar som inte rör sig så mycket jämfört med en vätska eller en gas. De har viss termisk rörelse, men uppenbarligen inte samma mängd som en vätska eller en gas. Först efter tillsats av energi (eller värme) börjar dessa partiklar röra sig snabbare.
Tänk på en bit is. Vattenmolekylerna i isbiten rör sig inte mycket förrän vattnet börjar smälta. Vad gör att vattnet smälter? Det är ett tillskott av värme.
Vad sägs om när du kokar vatten? Du måste sätta vattnet över en flamma för att tillföra värme till systemet och få vattnet att koka för att göra vattenånga.
Denna energiintag är också tillräckligt för att övervinna de attraktiva krafterna som håller partiklarna ihop. Vatten är ett bra exempel på ett ämne som har betydande intermolekylära krafter som håller det samman. Vatten gillar att hålla fast vid sig själv genom vätebindning. Således måste den energi som matas in vara tillräckligt för att molekylerna ska sluta hålla fast vid sig själva så mycket.
Detta innebär att när du går från fast till vätska till gas kräver alla tillhörande fasförändringar värmeintag. Således är dessa fasförändringar ett exempel på en endoterm reaktion.
Å andra sidan kräver det motsatta att flytta från gas till vätska till fast ämne: Värme måste frigöras. Dessa fasändringar kallas exoterma reaktioner.
För att göra flytande vatten till is måste du placera vattnet i en kall miljö så att värmen lämnar vattnet. Först då fryser vattnet.
När din hand vidrör ånga känner du värme eftersom ångan omedelbart kondenserar när du rör vid din hud. Utsläppet av energi känns som värme när vattenångan går till vatten.
Exoterm vs. Endotermisk
Så här klassificerar du fasändringarna som endotermiska eller exotermiska:
Fasändringsnamn: Frysning
- Fas: flytande till fast
- Energiförändring: Exoterm
- Exempel: Frysning av vatten
Fasändringsnamn: Smältande
- Fas: Fast till flytande
- Energiförändring: endoterm
- Exempel: Issmältning
Fasändringsnamn: Kondensation
- Fas: Gas till vätska
- Energiförändring: Exoterm
- Exempel: Vattenånga brinner
Fasändringsnamn: avdunstning
- Fas: Vätska till gas
- Energiförändring: endoterm
- Exempel: Kokande vatten
Fasändringsnamn: Sublimering
- Fas: Fast till gas
- Energiförändring: endoterm
- Exempel: torris
Fasändringsnamn: Deposition
- Fas: Gas till fast
- Energiförändring: Exoterm
- Exempel: Bildning av frost
Ett bra sätt att komma ihåg alla dessa är att motsatta fasförändringar har motsatta energibehov. Om du vet att från fast till vätska till gas krävs tillsats av värme (endoterm), betyder det att du vet att det att gå från gas till vätska till fast ämne kräver att värme avlägsnas (exoterm).
Tips
När man går från ett mer ordnat tillstånd till ett mindre ordnat tillstånd är processen exoterm. När man går från ett mindre ordnat tillstånd till mer ordnat tillstånd är processen endoterm.