Warum Temperatur konstant bleibt während einer Phase Change
Dank der Physik wissen wir, dass phase Änderungen treten auf, wenn Materialien Zustand zu ändern, von flüssig zu fest gehen (wie wenn Wasser gefriert), fest zu flüssig (wie beim Felsen schmelzen in Lava), Flüssigkeit zu Gas (wie wenn man Wasser für Tee kochen), und so weiter. Wenn das Material in Frage ändert sich in einen neuen Zustand - flüssig, fest oder gas (können Sie auch Faktor in einem vierten Zustand: Plasma, einem überhitzten gasförmigen Zustand) - ein Teil der Wärme geht in oder kommt der Prozess aus der ohne Änderung Temperatur.
Sie können sogar Feststoffe, die direkt in Gas verwandeln. Als Trockeneis (gefrorenes Kohlendioxid-Gas) wird wärmer, verwandelt es sich in Kohlendioxidgas. Dieser Vorgang wird aufgerufen Sublimation.
Stellen Sie sich vor Sie Ihre Limonade in einem Outdoor-Gartenparty ruhig zu trinken. Sie greifen einige Eis Ihre Limonade zu kühlen, und die Mischung in Ihr Glas ist jetzt halb Eis, halb Limonade (was man davon ausgehen kann, die gleiche spezifische Wärme als Wasser hat), mit einer Temperatur von genau 0 Grad Celsius.
Wie Sie das Glas und beobachten Sie die Aktion halten, beginnt das Eis zu schmelzen - aber der Inhalt des Glases nicht der Temperatur ändern. Warum? Die Wärme (thermische Energie) geht in das Glas von der Außenluft schmilzt das Eis, das Gemisch nicht wärmen. So macht dies die Gleichung für die Wärmeenergie
nutzlos? Gar nicht - es bedeutet nur, dass die Gleichung nicht für eine Phasenänderung gilt.
Wenn Sie die Hitze zu einer Anlage im Vergleich zu dem System des Temperaturkurve, neigt die Kurve normalerweise aufwärts Zugabe von Wärme erhöht Temperatur. da auf molekularer Ebene die Graphenebenen aus, jedoch während der Phasenänderungen, so dass eine Substanz Änderungszustand erfordert Energie. Nachdem das gesamte Material Zustand geändert hat, kann die Temperatur wieder ansteigen.
Stellen Sie sich vor, dass jemand eine Tüte Eis genommen und es unachtsam auf den Herd. Bevor es den Ofen traf, war das Eis bei einer Temperatur unter dem Gefrierpunkt (-5 ° C), aber auf dem Herd zu sein, ist über das zu ändern. Sie können die Änderung sehen in graphischer Form in der Figur statt. (Die spezifische Wärme von Eis beträgt etwa 2,1 x 103 J / kg-C)
dass die Temperatur des Eises steigt linear, wie Sie mehr Wärme, um es hinzuzufügen, wie Sie in der Grafik sehen.
Wenn jedoch das Eis 0 Grad Celsius erreicht, wird das Eis zu warm seinem festen Zustand zu halten, und es beginnt zu schmelzen, um eine Phasenänderung erfährt. Wenn Sie Eis schmelzen, erfordert die kristalline Eisstruktur Aufbrechen Energie und die Energie benötigt, um das Eis zu schmelzen wird als Wärme versorgt. Deshalb ist die grafische Darstellung in der Figur einpendelt in der Mitte - das Eis schmilzt. Sie brauchen Wärme, um das Eis Wechselphase zu Wasser zu machen, so dass, obwohl der Ofen Wärme hinzufügt, wird die Temperatur des Eises nicht ändern, da es schmilzt.
Wie Sie die Tüte Eis auf dem Herd sehen, beachten Sie jedoch, dass alle das Eis schließlich in Wasser schmilzt. Da der Ofen noch Wärme Zugabe wird, beginnt die Temperatur zu steigen, was Sie in der Abbildung zu sehen. Der Ofen bringt mehr und mehr Wärme an das Wasser, und in der Zeit, beginnt das Wasser zu sprudeln. # 147-Aha, # 148- Sie denken. # 147-Ein weiterer Phasenänderung # 148- Und du hast Recht. Das Wasser kocht und immer Dampf. Die Tasche das Eis hält scheint ziemlich robust, und es dehnt sich, während das Wasser in Dampf verwandelt.
Sie messen die Temperatur des Wassers. Faszinierend - obwohl das Wasser kocht, verwandelt sich in Dampf, die Temperatur nicht ändern. Wieder einmal müssen Sie Wärme hinzufügen, um eine Phasenänderung zu schüren - diesmal von Wasser zu Dampf. Sie können in der Abbildung zu sehen, dass, wie Sie Wärme hinzufügen, das Wasser kocht, aber die Temperatur des Wassers ändert sich nicht.
Was geht als nächstes, wie die Tasche schwillt zu einem enormen Volumen passieren? Man bekommt nie herausfinden, weil der Beutel schließlich explodiert.