Πώς αλλάζει μια ουσία όταν αλλάζει η θερμική ενέργεια της;
Τι είναι η θερμική ενέργεια;
Η θερμική ενέργεια είναι η συνολική κινητική ενέργεια (ενέργεια κίνησης) των σωματιδίων μέσα σε μια ουσία. Όσο πιο θερμική ενέργεια έχει μια ουσία, τόσο ταχύτερα κινούνται τα σωματίδια της. Αυτό οδηγεί σε αρκετές παρατηρήσιμες αλλαγές:
1. Αλλαγή θερμοκρασίας:
* Θέρμανση: Η προσθήκη θερμικής ενέργειας αυξάνει τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων. Αυτό προκαλεί την θερμότερη η ουσία, όπως μετράται με αύξηση της θερμοκρασίας.
* Ψύξη: Η αφαίρεση της θερμικής ενέργειας μειώνει τη μέση κινητική ενέργεια. Η ουσία γίνεται ψυχρότερη, με αποτέλεσμα χαμηλότερη θερμοκρασία.
2. Αλλαγές στην κατάσταση της ύλης:
* στερεό έως υγρό (τήξη): Καθώς προστίθεται η θερμική ενέργεια, τα σωματίδια σε ένα στερεό δονείται ταχύτερα. Τελικά, ξεπερνούν τις δυνάμεις που τους κρατούν σε μια σταθερή δομή πλέγματος, επιτρέποντάς τους να κινούνται πιο ελεύθερα - αυτό λιώνει.
* υγρό σε αέριο (βρασμός/εξάτμιση): Η συνεχιζόμενη θέρμανση δίνει στα σωματίδια αρκετή ενέργεια για να απαλλαγεί εξ ολοκλήρου από την επιφάνεια του υγρού, μετατρέποντας σε αέριο.
* ΑΕΤΕΣ ΣΤΟ ΥΙΟΚΤΗΡΙΟ (συμπύκνωση): Όταν η θερμική ενέργεια απομακρύνεται από ένα αέριο, τα σωματίδια επιβραδύνουν και χάνουν ενέργεια. Μπορούν στη συνέχεια να συσσωρεύονται για να σχηματίσουν ένα υγρό.
* υγρό έως στερεό (κατάψυξη): Περαιτέρω ψύξη προκαλεί τα σωματίδια σε ένα υγρό να επιβραδύνει ακόμη περισσότερο, μέχρι να εγκατασταθούν σε μια σταθερή, διατεταγμένη δομή, σχηματίζοντας ένα στερεό.
3. Επέκταση και συστολή:
* επέκταση: Η θέρμανση των περισσότερων ουσιών τους προκαλεί να επεκταθούν, επειδή η αυξημένη κινητική ενέργεια των σωματιδίων τους αναγκάζει περισσότερο.
* Σύσπαση: Η ψύξη προκαλεί τη σύναψη των περισσότερων ουσιών, καθώς τα σωματίδια επιβραδύνουν και κινούνται πιο κοντά.
Σημαντική σημείωση: Το νερό αποτελεί εξαίρεση από τον γενικό κανόνα της επέκτασης κατά τη θέρμανση. Όταν το νερό ψύχεται από 4 ° C έως 0 ° C, στην πραγματικότητα επεκτείνεται ελαφρώς πριν από την κατάψυξη. Αυτό οφείλεται στη μοναδική δομή σύνδεσης υδρογόνου των μορίων νερού.
Συνοπτικά:
Οι μεταβολές στη θερμική ενέργεια μεταβάλλουν την κινητική ενέργεια των σωματιδίων μέσα σε μια ουσία, οδηγώντας σε μεταβολές της θερμοκρασίας, της κατάστασης της ύλης και του όγκου της ουσίας (επέκταση/συστολή).
