Спекотного літнього дня налийте в склянку холодний напій і незабаром на зовнішній стороні склянки утворюються крапельки води. Як відбувається ця конденсація на склі і звідки береться вода? Розуміння станів і фаз матерії відповідає на ці питання.
Держави матерії
Розглянемо три стани речовини: твердий, рідкий і газовий.
В твердий, частинки упаковані близько, як будівельні блоки, і мають певну форму. Частинки твердої речовини не будуть сильно рухатися, але вони матимуть вібрацію від субатомних частинок, таких як електрони, що постійно перебувають у русі.
Рідини буде відповідати формі ємності - майже як холодний напій, залитий у склянку, де рідина наповнює ємність. У рідинах частинки нещільно упаковані і можуть обтікати одна одну.
Гази не мають певної форми і будуть розширюватися, щоб заповнити контейнер. Між газоподібними частинками є стільки простору, що частинки рідко стикаються між собою.
Стан матерії: фазові зміни
Вода може рухатися через три стани речовини залежно від температури. Він може знаходитись як тверда речовина в льоду, рідкій воді та як газ у водяній парі.
Розглянемо схему потоку нижче того, як стани речовини переходять один в одного; процеси, за допомогою яких це відбувається, називаються:
Твердий → в плавлення перетворюється на → рідина → в випаровування перетворюється на → газ
Зворотне:
Газ → в конденсація перетворюється на → рідина → в замороження перетворюється на → твердий
Зверніть увагу, що процес конденсації це коли газ перетворюється на рідину. З водою це означає, що водяна пара перетворилася на рідку воду.
Визначення хімії конденсації - це процес переходу речовини з газоподібного в рідкий стан. Цей процес спричинений зміною переважно температури, а також тиску.
Процес конденсації та енергія
Перегляньте схему потоку газу в рідину:
Газ → при конденсації перетворюється на → рідина
Також пригадайте, як молекули діяли як у газоподібному, так і в рідкому станах. У газі частинки мають високу кінетичну енергію. У рідині вони мають меншу кінетичну енергію. Газ повинен втрачати енергію, щоб стати рідиною.
Молекули води в газоподібному стані втрачають теплову енергію, уповільнюють свій рух і починають «злипатися», утворюючи рідину.
Конденсація: Кругообіг води
На склі з’явилися водяні намистини, і, згідно з визначенням, це означає, що водяна пара конденсувався в рідині на скляній поверхні.
Ця водяна пара завжди присутня в повітрі, навіть у ясні дні. Вода завжди конденсується та випаровується (протилежність конденсації) у повітрі. Вловлювання кругообігу води в точці конденсації може допомогти визнати, як вода утворюється на холодному склі.
Під час кругообігу води водяна пара, що виштовхується в більш прохолодну верхню атмосферу, уповільнює швидкість випаровування до меншої, ніж швидкість конденсації. Конденсація відбувається швидше, і газоподібні молекули води конденсуються навколо крихітних повітря частинки пилу, солі та диму утворюють крихітні крапельки, які можуть рости, збираючи більше рідкої води молекули.
Конденсація на склі
Подібно до більш прохолодної верхньої атмосфери, оскільки скло в нашому прикладі спочатку стає холодним лід у напої, він досягає температури, де конденсація відбувається швидше, ніж випаровування. Навіть у спекотний день, і хоча гаряче повітря може утримувати більше водяної пари, ніж холодне, існує верхня межа кількості водяної пари, яке може вмістити повітря.
Рух частинок може пояснити це збільшення швидкості конденсації. Коли гаряче повітря стикається з холодним склом, тепло передається від гарячого повітря до холодного скла. Втрата тепла в навколишньому повітрі призводить до втрати водяною парою скляної енергії. Як тільки енергія втрачається, водяна пара конденсується в рідину на склі.
Як тільки лід розтане в напої, температура рідини всередині склянки та навколишнього повітря прийде в рівновагу, і конденсат на склі більше не буде утворюватися.