Halmazállapotváltozások

Alapvetően 3 halmazállapotról beszélünk. Szilárd, folyékony, légnemű anyagokat különítünk el. Gyakran előfordul, hogy egy-egy bizonyos anyagnak, bizonyos körülmények között, megváltozik a halmazállapota:

Olvadás során: egy szilárd kristályos anyaggal állandó nyomáson hőt közlünk először az anyag hőmérséklete növekedni kezd (a folyamat ezt a részét leíró egyenlet: Q=c*m*deltaT), majd egy bizonyos hőmérsékletet elérve az anyag megolvad, folyékonnyá válik. Ezt a pontot az adott anyag olvadáspontjának nevezzük. Ezen a ponton a hőmérséklete nem nő tovább, egészen addig, míg a halmazállapot változás teljesen végbe nem megy. (A folyamat ezt a részét leíró egyenlet: Q=L0*m. Ahol L0 az anyag olvadáshője, mely megmutatja, hogy mennyi hőt kell közölni az egységnyi tömegű olvadásponton lévő anyaggal, hogy az megolvadjon (mértékegysége: joule/kg.). Az olvadás folyamatánál a befektetett hő azt a munkát kell hogy fedezze, mely ahhoz szükséges, hogy a szilárd testben az egyensúlyi helyzetükhöz kötött molekulák, ionok, helyzetüket elhagyják, ezáltal a kristályszerkezet összeomoljon. Vagyis olvadás közben a molekulák potenciális energiája növekszik, míg a hőmérsékletváltozással járó szakaszokon a mozgási energiájuk nő. Ha teljesen megolvadt az anyag, akkor hőmérséklete tovább nő. Az olvadáspontot az anyagi összetétel (általánosan igaz, hogy egy anyag olvadáspontja lecsökken, ha benne valamilyen anyagot feloldunk) és a külső nyomás befolyásolja.

Ehhez fűződik a regeláció, azaz újrafagyás jelensége: ha egy fagyott szilárd testet erős nyomás ér, az megolvadhat, a nyomás lecsökkenésével a test újrafagyhat. Például a jeget átvágja a drót, mivel a nyomás miatt az megolvad, majd a nagy nyomás megszűnésével újra megfagy.

Fagyás: a halmazállapot változás megfordítható folyamat. A fagyás az olvadással ellentétes folyamat. A folyékony halmazállapotú anyagtól hőt vonunk el, így megfagy. Ebben az esetben azon hőmérsékleti pontot, amin a változás végbemegy: fagyáspontnak nevezzük, megegyezik az olvadási ponttal. A folyamat ezt a részét egy előzőhöz hasonló egyenlet adja meg: Q= Lf *m, ahol Lf a fagyáshő, mely számértékileg szintén egyezik az olvadáshővel.

Forrás: forrás során egy folyadékból, állandó nyomáson, légnemű anyag keletkezik, az eddigiekhez hasonló módon. Itt a folyadékban még meglévő kötéseket kell felszakítanunk, ehhez szükséges a közölt hő. A hőmérsékletet, amin a változás végbemegy: forráspontnak hívjuk.(Q=Lf*m, ahol Lf a forráshő) Forrás során a kötések jóval nagyobb mértékben változnak, mint a korábbiakban, ezért az anyagok forráshője is jóval nagyobb. A forráspontot is hasonló tényezők befolyásolják, mint az olvadáspontot: összetétel, nyomás. A folyadék azon a hőmérsékleten forr, amelyen a telített gőzének nyomása egyenlő a külső nyomással. Minden nyomáshoz meghatározott forráspont tartozik, ezt a gőznyomásgörbe adja meg.

Denis Papin francia fizikus alkotta meg a kuktafazék elődjét, a róla elnevezett papin fazekat, a forráspont nyomástól való függését kihasználva.

Lecsapódás: a forrással ellentétes folyamat. Q=Lf*m.

Párolgás: a folyadék légneművé válása nem csak forrás esetén következhet be. Ugyanis, a folyadék felszínével közvetlen közelségben lévő molekulák között, bármely hőmérsékleten, vannak olyanok, melyeknek a mozgási energiája elegendő ahhoz, hogy leküzdjék a kohéziós erőt. Ha a párolgás zárt térben zajlik: a folyadék addig párolog, míg a saját gőzével egyensúlyi állapotba nem kerül. Addig, míg az egyensúlyi állapot nem alakult ki, a gőzt telítetlen gőznek nevezzük. Közelítőleg igazak rájuk az ideális gázokra vonatkozó gáztörvények.

Azt a gőzt, amely a saját folyadékával egyensúlyban van, telített gőznek hívjuk. Dinamikus egyensúly áll fenn, ugyanannyi részecske jut ki a folyadékból, mint ami oda vissza. A telített gőz nyomása csak a hőmérséklettől függ. Ha a párolgás nyitott térben zajlik, akkor nem alakul ki egyensúlyi állapot. A párolgás sebessége függ a folyadék felszín nagyságától, a folyadék hőmérsékletétől, az anyagi minőségtől, külső nyomástól.

Párolgás következtében a folyadék lehűl, mivel a nagyobb energiával rendelkező részecskék távoznak el.

Hétköznapi példák párolgásra: ruhák száradása, csapadékképződés, kismedence kiszáradása, mit tom én…stb.

Szublimáció: Az a folyamat, amely során szilárd halmazállapotú anyagból folyékony halmazállapot kihagyásával, egyből légnemű anyag keletkezik.

Hasonló

  • A radioaktív sugárzások és a maghasadás

    A radioaktív sugárzások radioaktív bomlás következtében jönnek létre. Bomlás során az instabil atommagok minden külső beavatkozás nélkül más atommagokká alakulnak, miközben radioaktív sugárzást bocsátanak ki. Ennek következtében az adott mennyiségű sugárzó anyagban csökken az eredeti izotóp mennyisége. Az adott idő alatt lebomló atommagok száma arányos a meglévő atommagok számával. Ez alapján N(t)=N0*e-lambda*t. Ahol lambda a…

  • Kepler törvények, gravitáció

    Kepler-törvények néven nevezzük a bolygómozgások három törvényét, melyeket Johannes Kepler német csillagász állapított meg Tycho Brahe megfigyelési adatait is felhasználva. A Kepler-törvények a Naprendszer bolygóinak mozgástörvényei.  1. törvény: a bolygók olyan ellipszispályán keringenek, melyek egyik fókuszpontja a nap numerikus excentricitás: e=  2. törvény: a bolygókhoz húzott vezérsugár egyenlő idő alatt egyenlő területeket súrol 3. törvény:…

  • Newton törvények, testek egyensúlya

    Newton: fizikus, matematikus, csillagász, filozófus tömegvonzás törvénye klasszikus mechanika tudománya fény részecske természete ” A természetfilozófia matematikai alapelvei” a tömeg, a lendület, a tehetetlenség fogalmát definiálta Newton I. törvénye – a tehetetlenség törvénye A tehetetlenség a testek legfontosabb tulajdonsága. Annak a testnek nagyobb a tehetetlensége, amelyiknek nehezebb megváltoztatni a sebességét. „Minden test nyugalomban marad vagy…

  • Bohr-féle atommodell

    Annyiban különbözik az előzőtől az elektronok csak meghatározott sugarú pályákon, keringhettek. A H atomban az elektron az atompályának a sugara. Bármelyik gerjesztett állapotú atompálya sugara, az alapsugár n szerese, ahol n a pozitív egész számot jelenti, ezeket nevezte el kvantumszámnak. Ez a kvantumszám adja meg a gerjesztett elektronok atompálya energiáját. A Bohr-féle atommodell alapján értelmezhetők…

  • Az energiamegmaradás törvénye

    A hőtan I. főtétele mint az energiamegmaradás törvénye A környezetével kölcsönhatásban lévő rendszer belső energiája két módon változtatható meg: hőközléssel (hőfelvétel, hőleadás) és munkavégzéssel. ∆Ebelső = Q+wkörny A hőtan I. főtétele: a testek belső energiájának megváltozása egyenlő a testtel közölt hőmennyiség és a testen végzett mechanikai munka előjeles összegével. Ez a tétel az energia-megmaradásnak egy…

  • Erőtörvények a mechanikában

    Gravitációs erő: 1687 Newton kidolgozza a gravitáció elméletét Két test kölcsönösen vonzza egymást. a vonzó erő egyenesen arányos a két test tömegével és fordítottan arányos a két test közötti távolság négyzetével. 1798-ban Cavendish megmérte az arányossági tényezőket: γ = 6,67× A testek két tömege: A gravitációs törvényben szereplő és más jellegű mennyiségek mint a korábban…