Πώς εμπλέκεται η θερμική ενέργεια στη φάση του νερού;
1. Σπάζοντας ομόλογα, μεταβαλλόμενη κατάσταση
* στερεό (πάγος): Στον πάγο, τα μόρια του νερού είναι σφιχτά συσκευασμένα σε κρυσταλλική δομή, που συγκρατούνται από ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου. Αυτοί οι δεσμοί περιορίζουν την κίνηση, δίνοντας τον πάγο το άκαμπτο σχήμα του.
* Προσθήκη θερμότητας: Όταν προστίθεται η θερμική ενέργεια, προκαλεί τα μόρια του νερού να δονείται γρηγορότερα. Αυτή η αυξημένη δόνηση αποδυναμώνει τους δεσμούς υδρογόνου.
* τήξη (στερεό έως υγρό): Στο σημείο τήξης (0 ° C ή 32 ° F), οι δονήσεις γίνονται αρκετά ισχυρές ώστε να ξεπεράσουν τους δεσμούς, προκαλώντας την τήξη του πάγου σε υγρό νερό. Η ενέργεια πηγαίνει στο σπάσιμο των δεσμών, όχι στην αύξηση της θερμοκρασίας.
* υγρό (νερό): Στο υγρό νερό, τα μόρια εξακολουθούν να βρίσκονται κοντά, αλλά μπορούν να κινηθούν πιο ελεύθερα. Οι δεσμοί υδρογόνου σχηματίζονται και σπάζουν συνεχώς, επιτρέποντας τη ρευστότητα.
* Προσθήκη περισσότερης θερμότητας: Καθώς προστίθεται περισσότερη θερμότητα, τα μόρια δονείται γρηγορότερα, προκαλώντας τους να εξαπλωθούν περαιτέρω.
* Βρασμό (υγρό έως αέριο): Στο σημείο βρασμού (100 ° C ή 212 ° F), τα μόρια έχουν αρκετή ενέργεια για να απομακρυνθούν πλήρως μεταξύ τους και να εισέλθουν στην αέρια φάση (υδρατμός). Αυτό απαιτεί σημαντική ποσότητα ενέργειας για να ξεπεραστούν οι υπόλοιπες διαμοριακές δυνάμεις.
* αέριο (υδρατμός): Στους υδρατμούς, τα μόρια είναι πολύ μακριά και κινούνται ελεύθερα. Δεν συγκρατούνται πλέον από δεσμούς υδρογόνου.
2. Ειδική θερμότητα και λανθάνουσα θερμότητα
* Ειδική θερμότητα: Το νερό έχει υψηλή ειδική θερμική χωρητικότητα, που σημαίνει ότι χρειάζεται πολλή ενέργεια για να αυξήσει τη θερμοκρασία του. Αυτό οφείλεται στους ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου που πρέπει να ξεπεραστούν.
* Λανθάνουσα θερμότητα: Κατά τη διάρκεια των αλλαγών φάσης (τήξη, βρασμού), η θερμική ενέργεια απορροφάται ή απελευθερώνεται χωρίς να αλλάξει η θερμοκρασία. Αυτή η ενέργεια ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα.
* Λανθάνουσα θερμότητα σύντηξης: Η ενέργεια που απαιτείται για να λιώσει τον πάγο.
* Λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης: Η ενέργεια που απαιτείται για να βράσει το νερό.
3. Μεταφορά ενέργειας και περιβάλλον
* Μεταφορά θερμότητας: Η θερμική ενέργεια μπορεί να μεταφερθεί από μια ουσία στην άλλη, όπως όταν το φως του ήλιου θερμαίνει τον ωκεανό.
* Εξάτμιση και συμπύκνωση: Ο κύκλος της εξάτμισης (υγρό προς αέριο) και η συμπύκνωση (αέριο σε υγρό) παίζει ζωτικό ρόλο στα πρότυπα καιρού και στο κλίμα της Γης. Η εξάτμιση δροσίζει το περιβάλλον, ενώ η συμπύκνωση απελευθερώνει θερμότητα.
Συνοπτικά, η θερμική ενέργεια είναι απαραίτητη για τις μεταβάσεις φάσης του νερού. Προκαλεί τα μόρια να δονείται ταχύτερα, να σπάσουν δεσμούς και να αλλάζουν την κατάσταση της ύλης από στερεό σε υγρό σε αέριο.
