Az anyag számos különböző állapot egyikében létezhet, beleértve a gázt, a folyadékot vagy a szilárd állapotot. Az anyag molekuláiban az energia mennyisége határozza meg az anyag állapotát.

• a gáz olyan anyagállapot, amelyben az atomoknak vagy molekuláknak elegendő energiájuk van a szabad mozgáshoz. A molekulák csak akkor érintkeznek egymással, ha véletlenszerűen ütköznek.
• a folyadék olyan anyagállapot, amelyben az atomok vagy molekulák folyamatosan érintkeznek, de elegendő energiájuk van ahhoz, hogy egymáshoz képest változó pozíciókat tartsanak.
• a szilárd anyag olyan állapot, amelyben az atomoknak vagy molekuláknak nincs elegendő energiájuk a mozgáshoz. Folyamatosan érintkeznek egymással, egymáshoz képest rögzített helyzetben vannak.

az állapotváltozások a következők:

• ha egy anyaghoz hőt adnak, például olvadás, párologtatás és szublimáció során, az eljárás endotermikus. Ebben az esetben a hő növeli a molekulák sebességét, ami gyorsabban mozog (példák: szilárd vagy folyékony; folyadék gáz; szilárd vagy gáz).
• ha hőt távolítanak el egy anyagtól, például fagyasztás és kondenzáció esetén, akkor a folyamat exoterm. Ebben az esetben a hő csökkenti a molekulák sebességét, ami lassabban mozog (példák: folyadék szilárd; gáz folyadék). Ezek a változások hőt bocsátanak ki a környezetbe.
• az A hőmennyiség, ahhoz szükséges, hogy a minta a szilárd, folyékony lenne, ugyanezt fordított a folyadék szilárd. Az egyetlen különbség a hőátadás iránya.

Exercise \(\PageIndex{1}\)

az alábbi folyamatok mindegyikét endotermikus vagy exotermikusként tüntesse fel.

1. vízgőz kondenzáció
2. aranyolvadás

válasz

a. exoterm

b. endoterm

a fázisváltozás olyan fizikai folyamat, amelyben az anyag egyik fázisból a másikba megy. Általában a változás akkor következik be, amikor hőt ad hozzá vagy távolít el egy adott hőmérsékleten, amelyet az anyag olvadáspontjának vagy forráspontjának neveznek. Az olvadáspont az a hőmérséklet, amelyen az anyag szilárd anyagból folyadékba (vagy folyadékból szilárd anyagba) kerül. A forráspont az a hőmérséklet, amelyen az anyag folyadékból gázba (vagy gázból folyadékba) kerül. A fázisváltozás jellege a hőátadás irányától függ. Az anyagba jutó hő egy szilárd anyagról folyadékra vagy folyadékra gázra változtatja. Az anyagból származó hő eltávolítása a gázt folyadékra vagy folyadékra szilárd anyaggá változtatja.

két kulcsfontosságú pontot érdemes hangsúlyozni. Először is, egy anyag olvadáspontjában vagy forráspontjában két fázis létezhet egyszerre. Vegyük például a vizet (H2O). A Celsius-skálán a H2O olvadáspontja 0°C, forráspontja 100°C. 0°C-on a H2O szilárd és folyékony fázisai együtt élhetnek. Ha azonban hőt adunk hozzá, a szilárd H2o egy része megolvad és folyékony H2O-vá alakul. Ha a hőt eltávolítják, az ellenkezője történik: a H2O folyadék egy része szilárd H2O-ra változik. hasonló folyamat fordulhat elő 100°C-on:a hő hozzáadása növeli a H2O gáz halmazállapotú mennyiségét, míg a hő eltávolítása növeli a H2O folyadék mennyiségét (ábra \(\PageIndex{1}\)).

második, amint azt a \(\PageIndex{1}\) ábra mutatja, az anyag hőmérséklete nem változik, mivel az anyag egyik fázisból a másikba megy. Más szavakkal, a fázisváltozások izotermikusak (az izotermikus jelentése “állandó hőmérséklet”). Ismét vegyük példaként a H2O-t. Szilárd víz (jég) létezhet 0°C-on Ha hőt adunk a jég 0°C-on, néhány szilárd változások fázisban, hogy a folyadék, ami szintén 0°C-on ne feledje, a szilárd és folyékony fázisok H2O együtt élhetnek 0°C-on csak miután az összes szilárd anyag olvadt folyadékba nem a hő hozzáadása megváltoztatja a hőmérséklet az anyag.

Az anyag minden fázisváltozásához jellemző mennyiségű hő szükséges az anyag grammonként (vagy mólonként) történő fázisváltozás végrehajtásához. A fúzió hője (ΔHfus) az olvadáspontban bekövetkező fázisváltozáshoz szükséges grammonkénti (vagy mólonkénti) hőmennyiség. A párologtatás hője (ΔHvap) az a hőmennyiség grammonként (vagy mólonként), amely a forráspontban bekövetkező fázisváltozáshoz szükséges. Ha tudod a száma gramm vagy mol anyag, akkor használja a ΔHfus vagy a ΔHvap, hogy meghatározzák a teljes hő áthelyezték az olvadó vagy megszilárdulása használja ezeket a kifejezéseket:

\

amennyiben \(n\) az a szám, mol, valamint a \(ΔH_{hívnunk rufust}\) van kifejezve energia/tégla, vagy

\

amennyiben \(m\) a tömeg a gramm, s \(ΔH_{hívnunk rufust}\) van kifejezve energia/gramm.

forráshoz vagy kondenzációhoz használja ezeket a kifejezéseket:

\

ahol \ (n\) az anyajegyek száma) és \(ΔH_{vap}\) energiában/anyajegyben vagy

\

ahol \(m\) a tömeg grammban és \(ΔH_{vap}\) energiában/grammban van kifejezve.

ne feledje, hogy a fázisváltozás a hőátadás irányától függ. Ha a hő átterjed, a szilárd anyagok folyadékokká válnak, a folyadékok pedig szilárd anyagokká válnak az olvadáspontokban, illetve a forráspontokban. Ha a hő kiáramlik, a folyadékok megszilárdulnak, a gázok pedig folyadékokká kondenzálódnak. Ezeken a pontokon a hőmérséklet nem változik, amint azt a fenti egyenletek tükrözik.

Table \ (\PageIndex{1}\) felsorolja a fúzió és párologtatás melegét néhány gyakori anyag esetében. Jegyezze fel ezeket a mennyiségeket; amikor ezeket az értékeket használja a problémamegoldás során, győződjön meg róla, hogy a számítás többi változóját egységekben fejezik ki, amelyek összhangban vannak az adott melegítésben lévő egységekkel vagy a fúzió és párolgás melegítésével.