science >> Wetenschap >  >> Chemie

Welke faseveranderingen zijn exotherm en endotherm?

Er zijn drie primaire fasen van materie: vast, vloeibaar en gas. Een vaste stof die vloeibaar wordt, wordt smelten of fusie genoemd. Een vaste stof die gasvormig wordt, wordt sublimatie genoemd. Een vloeistof die vast wordt, wordt bevriezen genoemd. Een vloeistof die in gas verandert, wordt koken of verdamping genoemd. Een gas dat in een vaste stof verandert, wordt afzetting genoemd en een gas dat in een vloeistof verandert, wordt condensatie genoemd. De helft hiervan is endotherm, wat betekent dat ze warmte uit hun omgeving absorberen. De anderen zijn exotherm, wat betekent dat ze warmte afgeven.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Smelten, sublimatie en koken zijn endotherme reacties - een die energie verbruiken - terwijl bevriezing en condensatie exotherme reacties zijn, die energie vrijgeven.
Endotherme

Endotherme faseveranderingen nemen warmte van de omgeving op; ze omvatten smelten, sublimatie en koken. De krachten die de atomen en moleculen van een bepaalde stof samenbinden, bepalen de smelt- en kookpunten; hoe sterker de krachten, hoe meer warmte-energie nodig is om ze te overwinnen. Zodra warmte deze bindende krachten overwint, bewegen de atomen vrijer, waardoor vloeistoffen kunnen stromen en gassen kunnen verdampen. De krachten die ijzeratomen bij elkaar houden, zijn bijvoorbeeld sterk, dus het kost hoge temperaturen om ijzer te smelten. Boter daarentegen wordt bijeengehouden door zwakke krachten, zodat het smelt bij relatief lage temperaturen.
Exotherm

Bij een exotherme faseverandering komt warmte-energie vrij in de omgeving. Deze veranderingen omvatten bevriezing en condensatie. Wanneer een stof warmte-energie verliest, vertragen de aantrekkelijke krachten tussen atomen ze en verminderen ze hun mobiliteit. Om dit te laten gebeuren, moet warmte de stof verlaten, zoals water dat in uw vriezer ijsblokjes wordt. Op dezelfde manier laat warmte bij kamertemperatuur een plas vloeibaar ijzer achter, waardoor het vast wordt.
Spontane veranderingen

Faseveranderingen treden op wanneer een stof de smelt- of kooktemperatuur overschrijdt; op dit punt wordt extra warmte-energie toegevoegd (of weggenomen) niet gebruikt om de substantie warmer (of kouder) te maken, maar om de atomen ervan in de nieuwe fase te veranderen. Bijvoorbeeld, bij nul graden Celsius, zal het opwarmen van ijs bij standaarddruk geen warmer ijs maken; de warmte wordt gebruikt om de kristalstructuur van ijs te breken, waardoor het wordt omgezet in vloeibaar water.
Druk en temperatuur

Naast temperatuur beïnvloedt de druk ook het smelten en koken; hoge drukken drijven de faseveranderingstemperaturen op, lage drukken verlagen deze. Dit is de reden waarom water kookt op 100 graden Celsius (212 graden Fahrenheit) op zeeniveau, maar kookt bij lagere temperaturen op grote hoogten waar de atmosfeer dunner is.