stof kan eksistere i en af flere forskellige tilstande, herunder en gas, flydende eller fast tilstand. Mængden af energi i molekyler af stof bestemmer stoffets tilstand.

• en gas er en tilstand af stof, hvor atomer eller molekyler har nok energi til at bevæge sig frit. Molekylerne kommer kun i kontakt med hinanden, når de tilfældigt kolliderer.
• en væske er en tilstand af stof, hvor atomer eller molekyler konstant er i kontakt, men har nok energi til at holde skiftende positioner i forhold til hinanden.
• et fast stof er en tilstand af stof, hvor atomer eller molekyler ikke har nok energi til at bevæge sig. De er konstant i kontakt og i faste positioner i forhold til hinanden.

følgende er statens ændringer:

• hvis der tilsættes varme til et stof, såsom ved smeltning, fordampning og sublimering, er processen endoterm. I dette tilfælde øger varmen molekylernes hastighed, hvilket får dem til at bevæge sig hurtigere (eksempler: fast til væske; væske til gas; fast til gas).
• hvis varme fjernes fra et stof, såsom ved frysning og kondens, er processen eksoterm. I dette tilfælde reducerer varmen molekylernes hastighed, hvilket får dem til at bevæge sig langsommere (eksempler: væske til fast stof; gas til væske). Disse ændringer frigiver varme til omgivelserne.
• den mængde varme, der er nødvendig for at ændre en prøve fra fast til væske, ville være den samme for at vende fra væske til fast stof. Den eneste forskel er retningen af varmeoverførsel.

øvelse \(\Sideindeks{1}\)

Mærk hver af følgende processer som endoterm eller eksoterm.

1. vanddamp kondenserende
2. guldsmeltning

svar

a. eksoterm

b. endoterm

en faseændring er en fysisk proces, hvor et stof går fra en fase til en anden. Normalt sker ændringen, når der tilsættes eller fjernes varme ved en bestemt temperatur, kendt som smeltepunktet eller kogepunktet for stoffet. Smeltepunktet er den temperatur, hvor stoffet går fra et fast stof til en væske (eller fra en væske til et fast stof). Kogepunktet er den temperatur, hvor et stof går fra en væske til en gas (eller fra en gas til en væske). Faseændringens art afhænger af varmeoverførselsretningen. Varme, der går ind i et stof, ændrer det fra et fast stof til en væske eller en væske til en gas. Fjernelse af varme fra et stof ændrer en gas til en væske eller en væske til et fast stof.

to nøglepunkter er værd at understrege. For det første kan der ved et stofs smeltepunkt eller kogepunkt eksistere to faser samtidigt. Tag vand (H2O) som et eksempel. På Celsius-skalaen har H2O et smeltepunkt på 0 liter C og et kogepunkt på 100 liter C. Ved 0 liter C kan både de faste og flydende faser af H2O eksistere sammen. Men hvis der tilsættes varme, smelter noget af det faste H2O og bliver til flydende H2O. Hvis varmen fjernes, sker det modsatte: noget af væsken H2O bliver til fast H2O.en lignende proces kan forekomme ved 100 liter C: tilsætning af varme Øger mængden af gasformig H2O, mens fjernelse af varme Øger mængden af væske H2O (figur \(\Sideindeks{1}\)).

for det andet, som vist i figur \(\Sideindeks{1}\), ændres temperaturen på et stof ikke, da stoffet går fra en fase til en anden. Med andre ord er faseændringer isotermiske (isotermiske betyder “konstant temperatur”). Overvej igen H2O som et eksempel. Fast vand (is) kan eksistere ved 0 liter C. Hvis der tilsættes varme til is ved 0 liter C, ændrer noget af det faste stof fase for at fremstille væske, hvilket også er ved 0 liter C. Husk, at de faste og flydende faser af H2O kan eksistere sammen ved 0 liter C. først efter at alt det faste stof er smeltet til væske, ændrer tilsætningen af varme stoffets temperatur.

for hver faseændring af et stof er der en karakteristisk mængde varme, der er nødvendig for at udføre faseændringen pr. Fusionsvarmen (Larghfus) er den mængde varme pr.gram (eller pr. mol), der kræves til en faseændring, der opstår ved smeltepunktet. Fordampningsvarmen (Larhvap) er den mængde varme pr.gram (eller pr. mol), der kræves til en faseændring, der opstår ved kogepunktet. Hvis du kender det samlede antal gram eller mol af materiale, kan du bruge Larghfus eller Larghvap til at bestemme den samlede varme, der overføres til smeltning eller størkning ved hjælp af disse udtryk:

\

hvor \(n\) er antallet af mol og \(LARGH_{fus}\) udtrykkes i energi/mol eller

\

hvor \(m\) er massen i gram og \(LARGH_{fus}\) udtrykkes i energi/mol eller

\

hvor \ (M\) er massen i gram og \ (LARH_ {fus}\) udtrykkes i energi / gram.

til kogning eller kondensering skal du bruge disse udtryk:

\

hvor \(n\) er antallet af mol) og \(LYSH_{vap}\) udtrykkes i energi/mol eller

\

hvor \(m\) er massen i gram og \(LYSH_{vap}\) udtrykkes i energi/gram.

Husk, at en faseændring afhænger af varmeoverførselsretningen. Hvis varmeoverførsler ind, bliver faste stoffer væsker, og væsker bliver faste stoffer ved henholdsvis smelte-og kogepunkterne. Hvis varme overføres ud, størkner væsker, og gasser kondenserer til væsker. På disse punkter er der ingen ændringer i temperatur som afspejlet i ovenstående ligninger.

tabel \(\Sideindeks{1}\) viser heats af fusion og fordampning for nogle almindelige stoffer. Bemærk enhederne på disse mængder; når du bruger disse værdier i problemløsning, skal du sørge for, at de andre variabler i din beregning udtrykkes i enheder, der er i overensstemmelse med enhederne i de specifikke heats eller heats of fusion og fordampning.

svar

1. 670 cal

1. 8.930 J/g

1. 1.440 cal/mol