Perubahan jenis negara dan ciri mereka (dengan contoh)

The perubahan keadaan mereka adalah fenomena termodinamik di mana perkara mengalami perubahan fizikal yang boleh diterbalikkan. Dikatakan sebagai termodinamik kerana pemindahan haba berlaku di antara benda dan persekitaran; atau apa yang sama, terdapat interaksi antara bahan dan tenaga yang mendorong penyusunan semula zarah.

Zarah-zarah yang mengalami perubahan keadaan tetap sama sebelum dan selepasnya. Tekanan dan suhu adalah pembolehubah penting dalam bagaimana mereka ditampung dalam satu fasa atau yang lain. Apabila perubahan keadaan berlaku, sistem dua fasa dibentuk, yang terdiri daripada bahan yang sama dalam dua keadaan fizikal yang berbeza.

Imej atas menunjukkan perubahan utama keadaan yang dialami oleh bahan di bawah keadaan normal.

Kubus pepejal bahan berbiru boleh menjadi cecair atau gas bergantung kepada suhu dan tekanan persekitarannya. Dengan sendirinya ia hanya mewakili satu fasa: pepejal. Tetapi, pada saat lebur, iaitu lebur, keseimbangan pepejal-cecair yang dipanggil fusi ditubuhkan (panah merah di antara kiub dan penurunan kebiruan).

Untuk gabungan, kiub perlu menyerap haba dari persekitarannya untuk meningkatkan suhunya; Oleh itu, ia adalah proses endoterik. Sebaik sahaja kiub benar-benar cair, sekali lagi hanya satu fasa: keadaan cecair.

Penurunan kebiruan ini dapat terus menyerap panas, yang meningkatkan suhu dan menyebabkan pembentukan gelembung gas. Sekali lagi, terdapat dua fasa: satu cecair dan gas lain. Apabila semua cecair telah menguap melalui titik mendidih, ia kemudian dikatakan telah direbus atau diuapkan.

Sekarang, titisan biru berubah menjadi awan. Setakat ini, semua proses telah endothermic. Gas kebiruan boleh terus menyerap panas sehingga dipanaskan; Walau bagaimanapun, memandangkan keadaan daratan, ini sebaliknya cenderung untuk menyejukkan dan mengembun lagi dalam cecair (kondensasi).

Sebaliknya, awan juga boleh didepositkan terus pada fasa pepejal, sekali lagi membentuk kiub pepejal (pemendapan). Kedua proses terakhir adalah eksotermik (anak panah biru); iaitu, mereka melepaskan haba kepada alam sekitar atau persekitaran.

Sebagai tambahan kepada pemeluwapan dan pemendapan, perubahan keadaan berlaku apabila penurunan kebiruan membeku pada suhu rendah (pemejalan).

Indeks

• 1 Jenis perubahan status dan ciri-ciri mereka
  • 1.1 Fusion
  • 1.2 Pengewapan
  • 1.3 Pemeluwapan
  • 1.4 Pengukuhan
  • 1.5 Pemejaman
  • 1.6 Pengurapan
• 2 Perubahan status lain
• 3 Rujukan

Jenis perubahan status dan ciri-ciri mereka

Imej menunjukkan perubahan tipikal bagi tiga perkara (paling umum) perkara: pepejal, cair dan gas. Perubahan yang disertakan dengan anak panah merah adalah endotermik, mereka melibatkan penyerapan haba; manakala yang disertai oleh anak panah biru adalah eksotermik, mereka melepaskan haba.

Berikut adalah penerangan ringkas tentang setiap perubahan ini, yang menonjolkan beberapa ciri-cirinya daripada penalaran molekul dan termodinamik.

Fusion

Dalam keadaan pepejal zarah (ion, molekul, kluster, dan lain-lain) adalah "banduan", yang terletak dalam kedudukan ruang tetap tanpa dapat bergerak dengan bebas. Walau bagaimanapun, mereka mampu bergetar pada frekuensi yang berbeza, dan jika mereka sangat kuat, perintah yang ketat yang dikenakan oleh daya intermolecular akan mula "runtuh"..

Akibatnya, dua fasa diperoleh: satu di mana zarah kekal terkurung (pepejal), dan satu lagi di mana ia lebih bebas (cair), cukup untuk meningkatkan jarak yang memisahkannya daripada satu sama lain. Untuk mencapai ini, pepejal mesti menyerap haba, dan oleh itu zarah-zarahnya akan bergetar dengan kekuatan yang lebih besar.

Atas sebab ini, gabungan itu endotermik, dan apabila ia bermula dikatakan bahawa keseimbangan antara fasa pepejal-cecair berlaku.

Haba yang diperlukan untuk menimbulkan perubahan ini dipanggil haba atau lebur entalpi gabungan (ΔH_Fus). Ini menyatakan jumlah haba (tenaga, dalam unit kJ terutamanya) yang mesti menyerap satu tahi lalat bahan dalam keadaan pepejal untuk mencairkan, dan bukan hanya menaikkan suhunya.

Bola salji

Dengan ini, anda faham mengapa bola salji meleleh di tangan anda (imej atas). Ini menyerap haba badan, yang cukup untuk menaikkan suhu salji di atas 0 ° C.

Kristal ais yang hadir di salji menyerap haba hanya untuk mencairkan dan untuk molekul airnya mengamalkan struktur yang lebih teratur. Walaupun salji cair, air yang terbentuk tidak akan meningkatkan suhunya, kerana semua haba tangan digunakan oleh salji untuk menyelesaikan perpaduannya.

Pengewapan

Meneruskan dengan contoh air, sekarang meletakkan segelintir salji dalam periuk dan menyalakan api, diperhatikan bahawa salji dengan cepat mencair. Apabila air memanas, buih-buih kecil karbon dioksida dan kekotoran gas lain mungkin bermula di dalam..

Haba membebaskan konfigurasi air terurai molekul, memperluaskan jumlahnya dan meningkatkan tekanan wap; Oleh itu, terdapat beberapa molekul yang melarikan diri dari produk permukaan peningkatan penyejatan.

Air cecair perlahan-lahan meningkatkan suhu kerana haba spesifik yang tinggi (4.184J / ° C ∙ g). Terdapat satu titik di mana haba yang diserap tidak lagi menggunakannya untuk menaikkan suhunya, tetapi untuk memulakan keseimbangan wap-cecair; iaitu, ia mula mendidih dan semua cecair akan masuk ke dalam keadaan gas sambil menyerap haba dan mengekalkan suhu tetap.

Ini adalah tempat yang menggelegak di permukaan air mendidih yang diperhatikan (imej atas). Haba yang diserap oleh air cecair supaya tekanan wap gelembung awalnya bersamaan dengan tekanan luaran, disebut enthalpy penguapan (ΔH_Vap).

Peranan tekanan

Tekanan juga penentu dalam perubahan keadaan. Apakah kesannya ke pengewapan? Bahawa pada tekanan yang lebih tinggi, semakin besar haba yang perlu diserap air untuk mendidih, dan oleh itu, ia menguapkan melebihi 100 ° C.

Ini kerana peningkatan tekanan menghalang pelarian molekul air daripada cecair ke fasa gas.

Pemasak tekanan menggunakan fakta ini memihak kepada mereka untuk memanaskan makanan di dalam air ke suhu di atas titik mendidihnya.

Sebaliknya, kerana terdapat vakum atau penurunan tekanan, air cecair memerlukan suhu yang lebih rendah untuk mendidih dan bergerak ke fasa gas. Dengan banyak atau sedikit tekanan, pada masa mendidih air perlu menyerap haba pengewapan masing-masing untuk menyelesaikan perubahan keadaan.

Pemeluwapan

Air telah menguap. Apa yang akan datang? Wap air masih dapat meningkatkan suhunya, menjadi arus berbahaya yang mampu menyebabkan luka bakar yang teruk.

Walau bagaimanapun, mari kita anggap ia menyejuk sebaliknya. Bagaimana? Melepaskan haba kepada alam sekitar, dan melepaskan haba dikatakan bahawa proses eksotermik berlaku.

Apabila melepaskan haba, molekul air yang sangat energik mula perlahan. Juga, interaksi mereka mula menjadi lebih berkesan apabila suhu stim jatuh. Titisan air yang pertama akan membentuk, dipeluwap dari wap, diikuti oleh titisan yang lebih besar yang akhirnya tertarik oleh graviti.

Untuk sepenuhnya menunaikan jumlah wap tertentu, anda perlu melepaskan tenaga yang sama, tetapi dengan tanda bertentangan, untuk ΔH_Vap; iaitu entalpi pemeluwapan ΔH_Cond. Oleh itu, keseimbangan songsang, cecair wap stabil.

Tingkap yang dipetik

Pemeluwapan boleh diperhatikan di tingkap rumah. Dalam iklim yang sejuk, wap air di dalam rumah bertembung dengan tingkap, yang disebabkan oleh bahannya mempunyai suhu yang lebih rendah daripada permukaan lain.

Di sana, lebih mudah untuk molekul wap bergabung bersama, mewujudkan lapisan keputihan nipis dengan mudah dilepaskan dengan tangan. Oleh kerana molekul ini melepaskan haba (memanaskan kaca dan udara), mereka mula membentuk kelompok yang lebih banyak sehingga mereka dapat mengembunkan titisan pertama (imej atas).

Apabila titisan meningkatkan saiz mereka dengan sangat banyak, mereka meluncur melalui tingkap dan meninggalkan bangun air.

Pengukuhan

Dari air cair, apa perubahan fizikal lain yang boleh anda alami? Pemejalan disebabkan penyejukan; dalam erti kata lain, ia membeku. Untuk membekukan, air mesti melepaskan jumlah haba yang sama yang menyerap ais untuk mencairkan. Sekali lagi, haba ini dipanggil entalpi pemejalan atau pembekuan, ΔH_Cong (-ΔH_Fus).

Apabila disejukkan, molekul air kehilangan tenaga dan interaksi antara intermolecular mereka menjadi lebih kuat dan berarah. Hasilnya, mereka diperintahkan oleh bon hidrogen mereka dan membentuk kristal ais yang dipanggil. Mekanisme di mana tumbuh-tumbuhan ais berkembang mempunyai kesan ke atas penampilan mereka: telus atau putih.

Sekiranya kristal ais berkembang dengan perlahan, ia tidak akan menyebabkan kekotoran, seperti gas yang pada suhu rendah disejukkan dalam air. Oleh itu, gelembung melarikan diri dan tidak dapat berinteraksi dengan cahaya; dan akibatnya, terdapat es yang telus seperti patung ais yang luar biasa (imej atas).

Perkara yang sama berlaku dengan ais, ia boleh berlaku dengan apa-apa bahan lain yang menguatkan dengan penyejukan. Mungkin ini adalah perubahan fizikal yang paling kompleks dalam keadaan daratan, kerana beberapa polimorf boleh diperolehi.

Penyejukan

Bolehkah air menjadi sublimat? Tidak, sekurang-kurangnya tidak berada di bawah keadaan biasa (T = 25 ° C, P = 1 atm). Untuk pemejalwapan berlaku, iaitu perubahan keadaan dari pepejal ke gas, tekanan wap pepejal mestilah tinggi.

Ia juga penting bahawa kekuatan intermolecular mereka tidak begitu kuat, lebih baik jika mereka hanya terdiri daripada kekuatan penyebaran

Contoh yang paling lambat ialah iodin pepejal. Ia adalah pepejal kristal warna nada abu-abu, yang mempunyai tekanan wap yang tinggi. Ini begitu, bahawa dalam tindakan itu wap ungu dibebaskan, yang jumlah dan pengembangan menjadi ketara apabila tertakluk kepada pemanasan.

Imej atas menunjukkan percubaan tipikal di mana iodin pepejal diuapkan dalam bekas kaca. Adalah menarik dan menarik untuk melihat bagaimana wap ungu tersebar, dan pelajar yang dimulakan dapat mengesahkan ketiadaan iodin cair.

Inilah ciri utama sublimasi: tidak ada kehadiran fasa cair. Ia juga endotermik, kerana pepejal menyerap haba untuk meningkatkan tekanan wap untuk menyesuaikan tekanan luaran.

Pemendapan

Selari dengan eksperimen pemejalwakan iodin, kita mempunyai pemendapannya. Deposisi adalah perubahan atau peralihan yang bertentangan: bahan itu berpindah dari keadaan gas ke pepejal tanpa pembentukan fasa cair.

Apabila wap iodin ungu bersentuhan dengan permukaan sejuk, mereka melepaskan haba untuk memanaskannya, kehilangan tenaga dan mengumpul semula molekulnya kembali ke pepejal kelabu-ungu (imej atas). Ia kemudian merupakan proses eksotermik.

Deposition digunakan secara meluas untuk sintesis bahan di mana ia dihidupkan dengan atom logam dengan teknik canggih. Sekiranya permukaannya sangat sejuk, pertukaran haba di antaranya dan zarah-zarah wap tiba-tiba, tidak memisahkan laluan melalui fasa cecair masing-masing.

Haba atau entalpi pemendapan (dan tidak deposit) adalah kebalikan dari sublimasi (ΔH_Sub= - ΔH_Dep). Secara teorinya, banyak bahan yang boleh diselaraskan, tetapi untuk mencapai matlamat ini perlu untuk memanipulasi tekanan dan suhu, selain itu anda mesti mempunyai gambarajah P vs T di tangan; di mana fasa kemungkinan yang jauh dapat divisualisasikan.

Perubahan status lain

Walaupun tidak ada menyebutnya, terdapat juga keadaan lain. Kadang-kadang mereka dicirikan dengan mempunyai "sedikit dari masing-masing", dan oleh itu menjadi kombinasi dari mereka. Untuk menjana mereka, tekanan dan suhu mesti dimanipulasi pada magnitud yang sangat positif (besar) atau negatif (kecil).

Oleh itu, sebagai contoh, jika gas dipanaskan secara berlebihan, mereka akan kehilangan elektron dan nukleus mereka yang positif positif dalam arus air negatif yang akan membentuk apa yang dikenali sebagai plasma. Ia sinonim dengan "gas elektrik", kerana ia mempunyai kekonduksian elektrik yang tinggi.

Sebaliknya, dengan menurunkan suhu terlalu banyak, perkara boleh berlaku tanpa disedari; iaitu, mereka mempamerkan sifat unik sekitar sifar mutlak (0 K).

Salah satu sifat ini adalah superfluiditi dan superkonduktiviti; serta pembentukan kondensat Bose-Einstein, di mana semua atom berkelakuan sebagai satu.

Malah beberapa kajian menunjukkan perkara fotonik. Di dalamnya, zarah radiasi elektromagnet, foton, dikumpulkan untuk membentuk molekul fotonik. Maksudnya, ia akan memberi massa kepada badan cahaya, secara teoritis.

Rujukan

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (19 November 2018). Senarai Perubahan Fasa Antara Negeri Perkara. Diperolehi daripada: thoughtco.com
2. Wikipedia. (2019). Perkara perkara Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
3. Dorling Kindersley. (2007). Mengubah negeri. Diperolehi daripada: factmonster.com
4. Meyers Ami. (2019). Perubahan Fasa: Penyejatan, Pemeluwapan, Pembekuan, Ketebalan, Pemejalwapan & Pemendapan. Kajian. Diperolehi daripada: study.com
5. Bagley M. (11 April 2016). Perkara: Definisi & Lima Negara Perkara. Diperolehi daripada: livescience.com
6. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Ed ed.). Pembelajaran CENGAGE.