Por temperatura permanece constante durante uma mudança de fase

Graças à física, sabemos que pmudanças hase ocorrer quando os materiais mudam de estado, passando de líquido para sólido (como quando a água congela), sólido para líquido (como quando as rochas derreter em lava), líquido para o gasoso (como quando você ferver a água para chá), e assim por diante. Quando o material em questão muda para um novo estado - líquidos, sólidos, ou gás (você também pode fator em um quarto estado: plasma, um estado de gás-like superaquecido) - um pouco de calor entra ou sai do processo sem alterar a temperatura.

Você pode até ter sólidos que transformam diretamente em gás. Como gelo seco (dióxido de carbono congelado) fica mais quente, ele se transforma em dióxido de carbono. Este processo é chamado sublimação.

Imagine que você está bebendo calmamente sua limonada em uma festa no jardim ao ar livre. Você pegar um pouco de gelo para arrefecer a sua limonada, e a mistura em sua vidro é agora meio gelo, metade limonada (que você pode assumir tem o mesmo calor específico como a água), com uma temperatura de exatamente 0 graus Celsius.

Como você segurar o copo e assistir a ação, o gelo começa a derreter -, mas o conteúdo do vidro não alterar a temperatura. Por quê? O calor (energia térmica) indo para o vidro a partir do ar exterior é a fusão do gelo, não aquecendo a mistura acima. Então, isso faz a equação para energia térmica

sem utilidade? Nem um pouco - isso significa apenas que a equação não se aplica para uma mudança de fase.

Se você representar graficamente o calor adicionado a um sistema em função da temperatura do sistema, o gráfico geralmente se inclina upward- acrescentando temperatura calor aumenta. No entanto, os níveis de gráficos fora Nas mudanças de fase, porque em um nível molecular, fazendo uma mudança de estado substância requer energia. Depois de todo o material mudou de estado, a temperatura pode subir novamente.

Imagine que alguém tomou um saco de gelo e, sem pensar colocá-lo no fogão. Antes de bater no fogão, o gelo estava a uma temperatura abaixo de zero (-5 graus Celsius), mas estar no fogão está prestes a mudar isso. Você pode ver a mudança que está ocorrendo em forma de gráfico na figura. (O calor específico do gelo é de cerca de 2,1 x 10³ J / kg-C)

que a temperatura do gelo vai aumentar de forma linear à medida que adiciona mais calor para isso, como você pode ver no gráfico.

No entanto, quando o gelo atinge 0 graus Celsius, o gelo está a ficar demasiado quente para segurar seu estado sólido, e ele começa a derreter, passando por uma mudança de fase. Quando derreter o gelo, quebrando a estrutura cristalina do gelo requer energia, e a energia necessária para derreter o gelo é fornecido na forma de calor. É por isso que o gráfico dos níveis figura fora no meio - o gelo está derretendo. É preciso calor para fazer a mudança de fase de gelo com água, de modo que mesmo que o fogão adiciona calor, a temperatura do gelo não muda como ela derrete.

Como você vê o saco de gelo no fogão, no entanto, você notar que todo o gelo derrete, eventualmente, em água. Porque o fogão ainda está adicionando o calor, a temperatura começa a subir, o que você vê na figura. O fogão adiciona mais calor para a água, e com o tempo, a água começa a bolha. # 147-Aha, # 148- você pensa. # 147 Outra mudança de fase # 148- E você está certo:. A água está fervendo e tornando-se vapor. O saco segurando o gelo parece bastante resistente, e ele se expande enquanto a água se transforma em vapor.

A medir a temperatura da água. Fascinante - embora a água ferve, transformando-se em vapor, a temperatura não muda. Mais uma vez, você precisa adicionar o calor para incitar uma mudança de fase - desta vez de água em vapor. Você pode ver na figura que, como você adicionar o calor, a água ferve, mas a temperatura que a água não muda.

O que vai acontecer a seguir, como as ondas do saco a um volume enorme? Você nunca chegar a descobrir, porque o saco finalmente explode.