Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- A fázisváltások energiát fogyasztanak
- Az olvadáspontban egyensúly áll fenn
- Adjon hozzá további hőt vagy némi nyomást
Ha egy darab jég környezeti hőmérséklete megemelkedik, akkor a jég hőmérséklete is növekszik. A hőmérséklet folyamatos növekedése azonban megáll, amint a jég eléri az olvadáspontját. Ezen a ponton a jég állapota megváltozik, folyékony vízré válik, és hőmérséklete szokásosan nem változik, amíg az egész meg nem olvad. Ezt kipróbálhatja egy egyszerű kísérlettel. Hagyjon egy csésze jégkockát egy forró autóban, és hőmérővel ellenőrizze a hőmérsékletet. Meg fogja találni, hogy a jeges víz 32 ° Fahrenheit (0 Celsius fok) fagyos hőmérsékleten marad, amíg az egész el nem olvad. Amikor ez megtörténik, gyors hőmérséklet-emelkedést fog észlelni, mivel a víz továbbra is felveszi a hőt az autó belsejéből.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
A jég melegítésekor annak hőmérséklete emelkedik, de amint a jég megolvad, a hőmérséklet állandó marad, amíg az összes jég megolvad. Ez azért történik, mert az összes hőenergia az jégkristályrács szerkezetének kötéseinek megszakításába kerül.
A fázisváltások energiát fogyasztanak
A jég melegítésekor az egyes molekulák kinetikus energiát nyernek, de amíg a hőmérséklet el nem éri az olvadáspontot, nincsenek energiájuk ahhoz, hogy megszakítsák azokat a kötéseket, amelyek azokat kristályszerkezetben tartják. Gyorsabban rezegnek a határain belül, amikor hőt adunk hozzá, és a jég hőmérséklete megemelkedik. Kritikus pontban - az olvadáspontban - elegendő energiát szereznek ahhoz, hogy megszabaduljanak. Amikor ez megtörténik, a jéghez hozzáadott összes hőenergiát a H elnyeli2O molekulák megváltoztatják a fázist. Nincs elegendő a folyadékban lévő molekulák kinetikai energiájának növeléséhez mindaddig, amíg a molekulákat kristályszerkezetben tartó összes kötés meg nem szakad. Következésképpen a hőmérséklet állandó marad, amíg az összes jég el nem olvad.
Ugyanez történik, ha melegíti a vizet a forráspontjáig. A víz addig melegszik, amíg a hőmérséklet el nem éri a 100 ° C-ot, de melegebbé nem válik, amíg az összes gőzzé nem vált. Mindaddig, amíg folyékony víz marad egy forrásban lévő serpenyőben, a víz hőmérséklete 212 F, függetlenül attól, hogy meleg a láng alatt.
Az olvadáspontban egyensúly áll fenn
Kíváncsi lehet, miért melegszik fel az olvadt víz mindaddig, amíg benne van jég. Először is, ez az állítás nem elég pontos. Ha melegít egy nagy, teljes vizet tartalmazó edényt, amely egyetlen jégkockát tartalmaz, akkor a jégtől távol eső víz felmelegszik, de a jégkocka közvetlen környezetében a hőmérséklet állandó marad. Az egyik módja annak, hogy megértsük, miért történik ez, annak felismerése, hogy míg a jég egy része olvad, a jég körüli víz egy része újra fagyos. Ez egyensúlyi állapotot hoz létre, amely segít fenntartani a hőmérsékletet állandó értéken. Ahogy egyre több jég olvad, az olvadás sebessége növekszik, de a hőmérséklet addig nem emelkedik, amíg az összes jég eltűnik.
Adjon hozzá további hőt vagy némi nyomást
Lehetőség van többé-kevésbé lineáris hőmérsékleti emelkedésre, ha elegendő hőt adunk hozzá. Például tegyen egy serpenyőt jéggel a máglya fölé, és jegyezze fel a hőmérsékletet. Valószínűleg nem fog észlelni az olvadáspont késését, mert a hőmennyiség befolyásolja az olvadás sebességét. Ha elegendő hőt ad hozzá, a jég többé-kevésbé spontán megolvadhat.
Forrásban lévő víz esetén nyomás hozzáadásával megemelheti a serpenyőben még mindig lévő folyadék hőmérsékletét. Ennek egyik módja a gőz zárt térben történő korlátozása. Ezzel megnehezíti a molekulákat a fázis megváltoztatásában, és folyékony állapotban maradnak, miközben a víz hőmérséklete a forráspont fölé emelkedik. Ez az ötlet a főzőlapok mögött.