Τι προκαλεί τα σωματίδια μιας ουσίας να είναι σε μια συγκεκριμένη φάση και όχι σε άλλη;

Η φάση μιας ουσίας, είτε είναι στερεό, υγρό ή αέριο, καθορίζεται από την ισορροπία μεταξύ της κινητικής ενέργειας των σωματιδίων και της αντοχής των ελκυστικών δυνάμεων μεταξύ τους .

Εδώ είναι μια κατανομή:

* Κινητική ενέργεια: Αυτή είναι η ενέργεια της κίνησης. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο κινητική ενέργεια έχουν τα σωματίδια και όσο ταχύτερα κινούνται.

* ελκυστικές δυνάμεις: Αυτές είναι δυνάμεις που συγκρατούν τα σωματίδια μαζί. Μπορούν να οφείλονται σε διάφορες αλληλεπιδράσεις, όπως η δέσμευση υδρογόνου, οι δυνάμεις διπολικού-δίπολου ή οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου.

Ας δούμε κάθε φάση με περισσότερες λεπτομέρειες:

στερεό:

* Ισχυρές ελκυστικές δυνάμεις: Τα σωματίδια είναι σφιχτά γεμάτα και συγκρατούνται από ισχυρές ελκυστικές δυνάμεις.

* Χαμηλή κινητική ενέργεια: Τα σωματίδια δονείται σε σταθερές θέσεις, αλλά δεν έχουν αρκετή ενέργεια για να ξεπεράσουν τις ελκυστικές δυνάμεις και να κινούνται ελεύθερα.

* Σταθερό σχήμα και όγκος: Τα στερεά έχουν ορισμένο σχήμα και όγκο επειδή τα σωματίδια είναι κλειδωμένα σε μια άκαμπτη δομή.

υγρό:

* Μέτριες ελκυστικές δυνάμεις: Τα σωματίδια είναι πιο κοντά από ό, τι σε ένα αέριο, αλλά μπορούν ακόμα να κινούνται το ένα το άλλο.

* Μέτρια κινητική ενέργεια: Τα σωματίδια έχουν αρκετή ενέργεια για να ξεπεράσουν μερικές από τις ελκυστικές δυνάμεις, επιτρέποντάς τους να περάσουν ο ένας τον άλλον.

* Σταθερή ένταση αλλά όχι σχήμα: Τα υγρά παίρνουν το σχήμα του δοχείου τους αλλά διατηρούν σταθερό όγκο.

αέριο:

* αδύναμες ελκυστικές δυνάμεις: Τα σωματίδια είναι πολύ μακριά και έχουν πολύ αδύναμες ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ τους.

* Υψηλή κινητική ενέργεια: Τα σωματίδια κινούνται πολύ γρήγορα και τυχαία, συγκρούονται μεταξύ τους και τα τοιχώματα του δοχείου τους.

* Δεν υπάρχει σταθερό σχήμα ή ένταση: Τα αέρια παίρνουν το σχήμα και τον όγκο του δοχείου τους, επειδή τα σωματίδια κινούνται συνεχώς και εξαπλώνονται.

Αλλαγές φάσης:

Οι αλλαγές στη θερμοκρασία και την πίεση επηρεάζουν την ισορροπία μεταξύ κινητικής ενέργειας και ελκυστικών δυνάμεων, οδηγώντας σε αλλαγές φάσης:

* Θέρμανση: Αυξάνει την κινητική ενέργεια, διευκολύνοντας τα σωματίδια να ξεπεράσουν τις ελκυστικές δυνάμεις και τη μετάβαση σε μια λιγότερο διατεταγμένη κατάσταση (στερεό σε υγρό, υγρό σε αέριο).

* Ψύξη: Μειώνει την κινητική ενέργεια, καθιστώντας πιο πιθανό να κυριαρχήσουν οι ελκυστικές δυνάμεις και τα σωματίδια να μεταβαίνουν σε μια πιο διατεταγμένη κατάσταση (φυσικό αέριο σε υγρό, υγρό σε στερεό).

* Αύξηση της πίεσης: Αναγκάζει τα σωματίδια πιο κοντά, αυξάνοντας την επίδραση των ελκυστικών δυνάμεων και ευνοώντας μια πιο συμπυκνωμένη κατάσταση (φυσικό αέριο σε υγρό, υγρό σε στερεό).

* μείωση της πίεσης: Επιτρέπει στα σωματίδια να μετακινούνται μακρύτερα, να αποδυναμώνουν τις ελκυστικές δυνάμεις και να ευνοούν μια πιο εκτεταμένη κατάσταση (στερεό σε υγρό, υγρό σε αέριο).

Συνοπτικά, η φάση μιας ουσίας καθορίζεται από τη λεπτή ισορροπία μεταξύ των δυνάμεων που συγκρατούν τα σωματίδια της μαζί και την ενέργεια που κατέχουν. Οι μεταβολές της θερμοκρασίας και της πίεσης μπορούν να μετατοπίσουν αυτήν την ισορροπία, οδηγώντας σε μεταβάσεις μεταξύ στερεών, υγρών και αερίων.