1. Observatie en experimenten:

* smeltend ijs: U kunt zien dat ijs smelt wanneer warmte wordt aangebracht. Als u eenvoudig warmte aan een ijsblok zou toevoegen, zou de temperatuur stijgen totdat deze 0 ° C (32 ° F) bereikt. De temperatuur blijft echter op dit punt constant totdat al het ijs smolt. Deze constante temperatuur geeft aan dat de warmte -energie wordt gebruikt om de bindingen tussen watermoleculen te verbreken, waardoor de toestand van vast tot vloeistof wordt veranderd, in plaats van de temperatuur te verhogen.

* kokend water: Evenzo, wanneer water kookt, blijft de temperatuur bij 100 ° C (212 ° F), zelfs met voortdurende warmtetoepassing. Dit toont aan dat de energie wordt gebruikt voor de verandering van toestand (vloeistof naar gas) in plaats van de temperatuur te verhogen.

* bevriezen en condensatie: De omgekeerde processen laten dit ook zien. Het vriespunt van water vereist het verwijderen van warmte en condensatie van stoom laat warmte vrij.

2. Calorimetrie:

* Specifieke warmtecapaciteit: Elke stof heeft een specifieke warmtecapaciteit, wat de hoeveelheid warmte is die nodig is om de temperatuur van 1 gram van die stof met 1 graden Celsius te verhogen. Wanneer een stof een toestandsverandering ondergaat, is de vereiste warmte -energie aanzienlijk hoger dan wat nodig zou zijn om eenvoudig de temperatuur te verhogen. Dit geeft aan dat de energie wordt gebruikt om bindingen te breken of te vormen, niet alleen de kinetische energie van de moleculen verhogen.

* Enthalpie van fusie en verdamping: Deze waarden vertegenwoordigen de hoeveelheid warmte die nodig is om een ​​specifieke hoeveelheid stof te smelten of te verdampen. De waarden zijn aanzienlijk en benadrukken de grote hoeveelheid energie die nodig is voor deze toestandsveranderingen.

3. Molecular Level Verklaring:

* intermoleculaire krachten: De toestand van materie wordt bepaald door de sterkte van de intermoleculaire krachten (IMF) tussen moleculen. Vaste toestanden hebben sterke IMF's en houden moleculen strak tegen elkaar. Vloeistoffen hebben zwakkere IMF's, waardoor een grotere beweging mogelijk is. Gassen hebben zeer zwakke IMF's, waardoor moleculen zich vrij kunnen verspreiden. Het doorbreken of vormen van deze bindingen vereist aanzienlijke energie.

* Kinetische energie: Naarmate warmte -energie wordt toegevoegd, krijgen de moleculen binnen een stof kinetische energie en bewegen ze sneller. Tijdens een toestandsverandering wordt deze verhoogde energie gebruikt om de IMF's te overwinnen die de moleculen bij elkaar houden.

4. De warmte van fusie en verdamping:

* Fusiewarmte: De hoeveelheid warmte die nodig is om 1 gram van een stof te veranderen van een vaste stof in een vloeistof op het smeltpunt.

* verdampingswarmte: De hoeveelheid warmte die nodig is om 1 gram van een stof te veranderen van een vloeistof in een gas op het kookpunt.

Conclusie:

Het bewijsmateriaal ondersteunt overweldigend het idee dat de toestandsveranderingen energie vereisen die anders een temperatuurstijging zou veroorzaken. Deze energie wordt gebruikt om de intermoleculaire krachten te overwinnen die de moleculen in hun huidige toestand houden en hen in staat te stellen over te gaan in een andere toestand van materie.