hmota může existovat v jednom z několika různých stavů, včetně plynu, kapaliny nebo pevného stavu. Množství energie v molekulách hmoty určuje stav hmoty.

• plyn je stav hmoty, ve kterém atomy nebo molekuly mají dostatek energie k volnému pohybu. Molekuly přicházejí do vzájemného kontaktu pouze tehdy, když se náhodně srazí.
• kapalina je stav hmoty, ve kterém jsou atomy nebo molekuly neustále v kontaktu, ale mají dostatek energie, aby si navzájem měnily pozice.
• pevná látka je stav hmoty, ve kterém atomy nebo molekuly nemají dostatek energie k pohybu. Jsou neustále v kontaktu a v pevných polohách vůči sobě navzájem.

níže jsou uvedeny změny stavu:

• Pokud je teplo dodané látce, jako při tání, vypařování, sublimace, proces je endotermické. V tomto případě teplo zvyšuje rychlost molekul, což způsobuje, že se pohybují rychleji (příklady: pevná látka na kapalinu; kapalina na plyn; pevná látka na plyn).
• pokud se z látky odvádí teplo, například při zmrazování a kondenzaci, je proces exotermní. V tomto případě teplo snižuje rychlost molekul, což způsobuje, že se pohybují pomaleji (příklady: kapalina na pevnou látku; plyn na kapalinu). Tyto změny uvolňují teplo do okolí.
• množství tepla potřebné ke změně vzorku z pevné látky na kapalinu by být stejné zvrátit z kapalného na pevné. Jediným rozdílem je směr přenosu tepla.

Cvičení \(\PageIndex{1}\)

označte každou z následujících procesy jako endotermické nebo exotermické.

1. kondenzace vodní páry
2. tavení zlata

odpověď

a. exotermická

b. endotermická

fázová změna je fyzický proces, při kterém látka přechází z jedné fáze do druhé. Obvykle ke změně dochází při přidávání nebo odstraňování tepla při určité teplotě, známé jako bod tání nebo bod varu látky. Teplota tání je teplota, při které látka přechází z pevné látky na kapalinu(nebo z kapaliny na pevnou látku). Bod varu je teplota, při které látka přechází z kapaliny na plyn(nebo z plynu na kapalinu). Povaha fázové změny závisí na směru přenosu tepla. Teplo přecházející do látky jej mění z pevné látky na kapalinu nebo kapalinu na plyn. Odvádění tepla z látky mění plyn na kapalinu nebo kapalinu na pevnou látku.

stojí za to zdůraznit dva klíčové body. Za prvé, při bodu tání nebo bodu varu látky mohou existovat dvě fáze současně. Jako příklad vezměte vodu (H2O). Na stupnici Celsia má H2O teplotu tání 0°C a teplotu varu 100°C. při 0°C mohou koexistovat jak pevná, tak kapalná fáze H2O. Pokud se však přidá teplo, část pevné látky H2O se roztaví a změní se na kapalnou H2O. Pokud teplo se odstraní, stane se pravý opak: některé z kapalné H2O promění v solidní H2O. Podobný proces může nastat při 100°C: přidání teplo zvyšuje množství plynných H2O, při odstraňování tepla se zvyšuje množství kapalné H2O (Obrázek \(\PageIndex{1}\)).

za Druhé, jak je znázorněno na Obrázku \(\PageIndex{1}\), teplota látky se nemění jako látka přechází z jedné fáze do druhé. Jinými slovy, fázové změny jsou izotermické (izotermické znamená „konstantní teplota“). Opět zvažte H2O jako příklad. Pevná voda (led) může existovat na 0°C. Když je teplo přidané do ledu na 0°C, některé změny pevné fáze kapalinou, která je také na 0°C. Pamatujte si, že pevné a kapalné fáze H2O mohou koexistovat na 0°C. Teprve poté, co všechny pevné roztaje do kapaliny se přidáním tepla změnou teploty látky.

pro každou fázovou změnu látky existuje charakteristické množství tepla potřebné k provedení fázové změny na gram (nebo na mol) materiálu. Teplo fúze (ΔHfus) je množství tepla na gram (nebo na mol) potřebné pro změnu fáze, ke které dochází v bodě tání. Teplo odpařování (ΔHvap) je množství tepla na gram (nebo na mol) potřebné pro změnu fáze, ke které dochází v bodě varu. Pokud víte, že celkový počet gramů či molů materiálu, můžete použít ΔHfus nebo ΔHvap stanovení celkové teplo je převedeno na tání nebo tuhnutí pomocí těchto výrazů:

\

, kde \(n\) je počet molů a \(ΔH_{fus}\) je vyjádřena v energetické/mol nebo

\

, kde \(m\) je hmotnost v gramech a \(ΔH_{fus}\) je vyjádřena v energetické/gram.

pro varu nebo kondenzaci použijte tyto výrazy:

\

, kde \(n\) je počet molů) a \(ΔH_{vap}\) je vyjádřena v energetické/mol nebo

\

, kde \(m\) je hmotnost v gramech a \(ΔH_{vap}\) je vyjádřena v energetické/gram.

nezapomeňte, že změna fáze závisí na směru přenosu tepla. Pokud se teplo přenáší, pevné látky se stávají kapalinami a kapaliny se stávají pevnými látkami v bodech tání a varu. Pokud se teplo přenáší, kapaliny ztuhnou a plyny kondenzují na kapaliny. V těchto bodech nedochází ke změnám teploty, jak se odráží ve výše uvedených rovnicích.

tabulka \(\PageIndex{1}\) uvádí zahřívání fúze a odpařování některých běžných látek. Poznámka: jednotky na tato množství; při použití těchto hodnot v řešení problému, ujistěte se, že ostatní proměnné se ve výpočtu jsou vyjádřeny v jednotkách v souladu s jednotkami v konkrétní topí nebo ohřívá tání a odpařování.