Πώς η προσθήκη ή η αφαίρεση της θερμικής ενέργειας επηρεάζει τις φυσικές καταστάσεις της ύλης;
Προσθήκη θερμικής ενέργειας
* στερεό έως υγρό (τήξη): Όταν προσθέτετε θερμική ενέργεια σε ένα στερεό, τα σωματίδια κερδίζουν κινητική ενέργεια και δονείται πιο έντονα. Εάν προστεθεί αρκετή ενέργεια, τα σωματίδια απομακρύνονται από την άκαμπτη δομή τους και αρχίζουν να κινούνται πιο ελεύθερα, μετατρέποντας σε υγρή κατάσταση.
* υγρό σε αέριο (βρασμός/εξάτμιση): Καθώς συνεχίζετε να προσθέτετε θερμότητα, τα σωματίδια σε ένα υγρό κερδίζουν ακόμα περισσότερη κινητική ενέργεια. Τελικά, ξεπερνούν τις ελκυστικές δυνάμεις που τους κρατούν μαζί και ξεφεύγουν από την αέρια φάση, όπου κινούνται ανεξάρτητα με πολύ μεγαλύτερη ελευθερία.
* Αέριο σε πλάσμα (ιονισμός): Η προσθήκη ακόμη περισσότερης ενέργειας μπορεί να προκαλέσει απογυμνωμένα ηλεκτρόνια από τα άτομα, δημιουργώντας πλάσμα. Το πλάσμα είναι ένα υψηλό ιονισμένο αέριο με μοναδικές ιδιότητες και συχνά ονομάζεται "τέταρτη κατάσταση της ύλης".
Αφαίρεση θερμικής ενέργειας
* ΑΕΤΕΣ ΣΤΟ ΥΙΟΚΤΗΡΙΟ (συμπύκνωση): Όταν αφαιρείτε τη θερμότητα από ένα αέριο, τα σωματίδια χάνουν κινητική ενέργεια. Καθώς επιβραδύνουν, οι ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ τους γίνονται ισχυρότερες, προκαλώντας τους να συσσωρεύονται και να συμπυκνώσουν σε ένα υγρό.
* υγρό έως στερεό (κατάψυξη): Η περαιτέρω απομάκρυνση της θερμότητας από ένα υγρό προκαλεί την επιβράδυνση των σωματιδίων ακόμη περισσότερο. Γίνονται σφιχτά συσκευασμένα και αναλαμβάνουν μια σταθερή, διατεταγμένη δομή, μεταβιβάζοντας σε μια στερεά κατάσταση.
Βασικές έννοιες
* Κινητική ενέργεια: Η ενέργεια της κίνησης. Τα σωματίδια στα στερεά έχουν χαμηλή κινητική ενέργεια, τα υγρά έχουν περισσότερα και τα αέρια έχουν τα περισσότερα.
* Διαμοριακές δυνάμεις: Οι δυνάμεις έλξης μεταξύ μορίων. Αυτές οι δυνάμεις είναι ασθενέστερες σε αέρια, ισχυρότερα σε υγρά και ισχυρότερα σε στερεά.
* Αλλαγή φάσης: Η μετάβαση μεταξύ διαφορετικών καταστάσεων ύλης. Αυτές οι αλλαγές είναι αναστρέψιμες και συνοδεύονται από αλλαγές στην ενέργεια και τον όγκο.
Παραδείγματα
* Λήψη πάγου: Η προσθήκη θερμότητας σε πάγο (στερεό νερό) προκαλεί να λιώσει σε υγρό νερό.
* Βρασμό νερού: Η προσθήκη θερμότητας σε υγρό νερό το προκαλεί να βράσει και να γίνει υδρατμός (αέρια νερό).
* Συμπύκνωση ατμού: Η αφαίρεση της θερμότητας από τον υδρατμό προκαλεί τη συμπύκνωση του σε υγρό νερό.
* Νερό κατάψυξης: Η αφαίρεση της θερμότητας από το υγρό νερό αναγκάζει να παγώσει σε πάγο.
Συμπέρασμα
Η θερμική ενέργεια διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον προσδιορισμό της κατάστασης της ύλης. Η προσθήκη ή η αφαίρεση της θερμικής ενέργειας μεταβάλλει την κινητική ενέργεια των σωματιδίων και επηρεάζει τη δύναμη των διαμοριακών δυνάμεων, οδηγώντας μεταβάσεις μεταξύ των διαφορετικών καταστάσεων της ύλης.
