Materia poate exista într-una din mai multe stări diferite, inclusiv în stare gazoasă, lichidă sau solidă. Cantitatea de energie din moleculele materiei determină starea materiei.

• un gaz este o stare a materiei în care atomii sau moleculele au suficientă energie pentru a se mișca liber. Moleculele intră în contact între ele numai atunci când se ciocnesc aleatoriu.
• un lichid este o stare a materiei în care atomii sau moleculele sunt în permanență în contact, dar au suficientă energie pentru a menține pozițiile în schimbare unul față de celălalt.
• un solid este o stare de materie în care atomii sau moleculele nu au suficientă energie pentru a se mișca. Ele sunt în permanență în contact și în poziții fixe unul față de celălalt.

următoarele sunt modificările de stare:

• dacă se adaugă căldură unei substanțe, cum ar fi topirea, vaporizarea și sublimarea, procesul este endotermic. În acest caz, căldura crește viteza moleculelor care le determină să se miște mai repede (Exemple: solid la lichid; lichid la gaz; solid la gaz).
• dacă căldura este îndepărtată dintr-o substanță, cum ar fi înghețarea și condensarea, atunci procesul este exoterm. În acest caz, căldura scade viteza moleculelor, determinându-le să se miște mai lent (Exemple: lichid în solid; gaz în lichid). Aceste schimbări eliberează căldură în împrejurimi.
• cantitatea de căldură necesară pentru a schimba o probă de la solid la lichid ar fi aceeași pentru a inversa de la lichid la solid. Singura diferență este direcția transferului de căldură.

Exercise \(\PageIndex{1}\)

etichetați fiecare dintre următoarele procese ca endoterme sau exoterme.

1. condensarea vaporilor de apă
2. topirea aurului

răspuns

a. exotermă

b. o schimbare de fază este un proces fizic în care o substanță trece de la o fază la alta. De obicei, schimbarea are loc atunci când se adaugă sau se îndepărtează căldura la o anumită temperatură, cunoscută sub numele de punctul de topire sau punctul de fierbere al substanței. Punctul de topire este temperatura la care substanța trece de la un solid la un lichid (sau de la un lichid la un solid). Punctul de fierbere este temperatura la care o substanță trece de la un lichid la un gaz (sau de la un gaz la un lichid). Natura schimbării de fază depinde de direcția transferului de căldură. Căldura care intră într-o substanță o schimbă de la un solid la un lichid sau un lichid la un gaz. Îndepărtarea căldurii dintr-o substanță schimbă un gaz într-un lichid sau un lichid într-un solid.

două puncte cheie merită subliniate. În primul rând, la punctul de topire sau punctul de fierbere al unei substanțe, două faze pot exista simultan. Luați apă (H2O) ca exemplu. Pe scara Celsius, H2O are un punct de topire de 0% C și un punct de fierbere de 100% C. la 0% C, atât fazele solide, cât și cele lichide ale H2O pot coexista. Cu toate acestea, dacă se adaugă căldură, o parte din H2O solid se va topi și se va transforma în H2O lichid. Dacă căldura este îndepărtată, se întâmplă contrariul: o parte din lichidul H2O se transformă în H2O solid. un proces similar poate avea loc la 100 de centi C: adăugarea de căldură crește cantitatea de H2O gazos, în timp ce îndepărtarea căldurii crește cantitatea de lichid H2O (figura \(\PageIndex{1}\)).

În al doilea rând, așa cum se arată în figura \(\PageIndex{1}\), temperatura unei substanțe nu se schimbă pe măsură ce substanța trece de la o fază la alta. Cu alte cuvinte, schimbările de fază sunt izoterme (izoterme înseamnă „temperatură constantă”). Din nou, luați în considerare H2O ca exemplu. Apa solida (gheata) poate exista la 0% C. Daca se adauga caldura in gheata la 0% C, o parte din faza solida se schimba pentru a face lichid, care este, de asemenea, la 0% C. amintiti-va, fazele solide si lichide ale H2O pot coexista la 0% C. numai dupa ce tot solidul s-a topit in lichid, adaugarea caldurii schimba temperatura substantei.

pentru fiecare schimbare de fază a unei substanțe, există o cantitate caracteristică de căldură necesară pentru a efectua schimbarea de fază pe gram (sau pe mol) de material. Căldura de fuziune (Xiff) este cantitatea de căldură pe gram (sau pe mol) necesară pentru o schimbare de fază care are loc la punctul de topire. Căldura de vaporizare (Xvhvap) este cantitatea de căldură pe gram (sau pe mol) necesară pentru o schimbare de fază care are loc la punctul de fierbere. Dacă cunoașteți numărul total de grame sau de moli de material, puteți utiliza valorile de la SEC sau SEC pentru a determina căldura totală transferată pentru topire sau solidificare folosind următoarele expresii:

\

unde \(N\) este numărul de moli și \(SEC_{fus}\) este exprimat în energie/moli sau

\

unde \(m\) este masa în grame și \(SEC_{fus}\) se exprimă în energie/gram.

pentru fierbere sau condensare, utilizați aceste expresii:

\

unde \(n\) este numărul de moli) și \(XVH_{vap}\) este exprimat în energie/mol sau

\

unde \(m\) este masa în grame și \(XVH_{vap}\) este exprimat în energie / gram.

amintiți-vă că o schimbare de fază depinde de direcția transferului de căldură. Dacă se transferă căldura, solidele devin lichide, iar lichidele devin solide la punctele de topire și, respectiv, la fierbere. Dacă căldura se transferă, lichidele se solidifică și gazele se condensează în lichide. În aceste puncte, nu există modificări ale temperaturii, așa cum se reflectă în ecuațiile de mai sus.

tabelul \(\PageIndex{1}\) enumeră căldurile de fuziune și vaporizare pentru unele substanțe comune. Rețineți unitățile pe aceste cantități; când utilizați aceste valori în rezolvarea problemelor, asigurați-vă că celelalte variabile din calculul dvs. sunt exprimate în unități în concordanță cu unitățile din încălzirile specifice sau încălzirile de fuziune și vaporizare.

răspunsuri

1. 670 cal

1. 8930 J/g

1. 1440 cal/mol