ผลกระทบของอุณหภูมิต่อสถานะของสสารคืออะไร?

สสารสามารถอยู่ในสถานะของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ และสถานะของสารนั้นส่วนใหญ่สามารถกำหนดได้จากอุณหภูมิของสสาร เมื่อมีการข้ามขีดจำกัดอุณหภูมิเฉพาะของสสารแต่ละชนิดในจักรวาล การเปลี่ยนแปลงเฟสจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร ภายใต้เงื่อนไขของอุณหภูมิความดันคงที่เป็นตัวกำหนดหลักของเฟสของสาร ความแตกต่างของอุณหภูมิและเฟสของสสารประเภทต่างๆ ช่วยให้การทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนและตู้เย็นทำงานได้

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

อุณหภูมิมีผลโดยตรงต่อสารที่มีอยู่ในสถานะของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ โดยทั่วไป การเพิ่มอุณหภูมิจะเปลี่ยนของแข็งเป็นของเหลว และของเหลวเป็นก๊าซ การลดการเปลี่ยนก๊าซเป็นของเหลวและของเหลวเป็นของแข็ง

ที่อุณหภูมิต่ำ การเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะลดลงและสารมีพลังงานภายในน้อยลง อะตอมจะตกตะกอนในสถานะพลังงานต่ำที่สัมพันธ์กันและเคลื่อนที่ได้น้อยมาก ซึ่งเป็นลักษณะของสสารที่เป็นของแข็ง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น พลังงานความร้อนเพิ่มเติมจะถูกนำไปใช้กับส่วนประกอบที่เป็นของแข็ง ซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเพิ่มเติม โมเลกุลเริ่มผลักกันและปริมาตรโดยรวมของสารจะเพิ่มขึ้น เมื่อถึงจุดนี้ สสารได้เข้าสู่สถานะของเหลวแล้ว สถานะก๊าซเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลดูดซับพลังงานความร้อนจำนวนมากเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นซึ่งพวกมันสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้อย่างอิสระด้วยความเร็วสูง

จุดที่สสารอยู่ภายใต้อุณหภูมิเฉพาะภายใต้สภาวะของความดันคงที่เริ่มเปลี่ยนเฟสเรียกว่าขีด จำกัด การเปลี่ยนเฟส ที่อุณหภูมินี้ สารทุกชิ้นที่สัมผัสกับความร้อนจะเปลี่ยนสถานะ การเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลวเกิดขึ้นที่จุดหลอมเหลว และการเปลี่ยนจากของเหลวเป็นแก๊สจะเกิดขึ้นที่จุดเดือด ในทางกลับกัน โมเมนต์ของการเปลี่ยนแปลงจากแก๊สเป็นของเหลวคือจุดควบแน่นและการเปลี่ยนจากของเหลวไปเป็นของแข็งจะเกิดขึ้นที่จุดเยือกแข็ง

สารอาจได้รับการเปลี่ยนแปลงเฟสจากของแข็งเป็นก๊าซหรือจากก๊าซเป็นของแข็งหากอุณหภูมิที่สัมผัสมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว หากอุณหภูมิรอบ ๆ ของแข็งสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว มันสามารถระเหิดหรือเปลี่ยนเฟสจากของแข็งเป็นก๊าซโดยที่ไม่ได้เป็นของเหลว ในทิศทางตรงกันข้าม ก๊าซที่ถูกทำให้เย็นลงอย่างกระทันหันสามารถเกิดการสะสมอย่างสมบูรณ์

หากความดันคงที่ สถานะของสารจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่สัมผัสทั้งหมด ด้วยเหตุผลนี้ น้ำแข็งจะละลายหากนำออกจากช่องแช่แข็ง และน้ำจะเดือดจากหม้อหากปล่อยทิ้งไว้ที่อุณหภูมิสูงเกินไปนานเกินไป อุณหภูมิเป็นเพียงการวัดปริมาณพลังงานความร้อนที่มีอยู่ในสภาพแวดล้อม เมื่อวางสารไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่างกัน ความร้อนจะถูกแลกเปลี่ยนระหว่างสารกับสภาพแวดล้อม ทำให้ทั้งสองมีอุณหภูมิสมดุล ดังนั้นเมื่อน้ำแข็งก้อนได้รับความร้อน โมเลกุลของน้ำจะดูดซับพลังงานความร้อนจากบรรยากาศโดยรอบและเริ่มเคลื่อนไหวอย่างมีพลังมากขึ้น ทำให้น้ำแข็งละลายเป็นน้ำของเหลว