Sadržaj
- TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
- Fazne promjene troše energiju
- Ravnoteža postoji u talištu
- Dodajte više topline ili nekog tlaka
Ako se temperatura okoliša oko komada leda poveća, povećava se i temperatura leda. Međutim, ovaj stalni porast temperature prestaje čim led dosegne svoju talište. U ovom trenutku, led prolazi kroz promjenu stanja i pretvara se u tekuću vodu, a njegova temperatura se neće mijenjati sve dok se sav ne rastopi. To možete testirati jednostavnim eksperimentom. Ostavite šalicu kockica leda u vrućem automobilu i termometrom pratite temperaturu. Otkrićete da ledena voda ostaje na hladnom 32 stupnja Farenheita (0 stupnjeva Celzija) dok se sve ne rastopi. Kad se to dogodi, primijetit ćete brz porast temperature, jer voda i dalje apsorbira toplinu iz unutrašnjosti automobila.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Kada zagrijete led, njegova temperatura raste, ali čim se led počne topiti, temperatura ostaje konstantna dok se sav led ne otopi. To se događa zato što sva toplinska energija ide u razbijanje veza strukture kristalne rešetke.
Fazne promjene troše energiju
Kada zagrijavate led, pojedine molekule dobivaju kinetičku energiju, ali dok temperatura ne dosegne talište, nemaju energije za razbijanje veza koje ih drže u kristalnoj strukturi. Oni brže vibriraju unutar svojih granica dok dodajete toplinu, a temperatura leda raste. U kritičnoj točki - talištu - oni stječu dovoljno energije da se oslobode. Kad se to dogodi, svu toplinsku energiju dodanu u ledu apsorbira H2O molekule mijenjaju fazu. Nije preostalo ništa više da povećaju kinetičku energiju molekula u tekućem stanju sve dok se sve veze koje drže molekule u kristalnoj strukturi ne prekinu. Posljedično, temperatura ostaje konstantna dok se sav led nije rastopio.
Ista stvar se događa kada zagrijavate vodu do točke ključanja. Voda će se zagrijavati dok temperatura ne dosegne 100 F (21 ° F), ali neće biti vruća dok se sve ne pretvori u paru. Sve dok tekuća voda ostaje u posudi za kuhanje, temperatura vode je 212 F, bez obzira koliko je plamen ispod nje vruć.
Ravnoteža postoji u talištu
Mogli biste se zapitati zašto voda koja se rastopila, ne postaje vruća sve dok u njoj ima leda. Prije svega, ta tvrdnja nije prilično točna. Ako zagrijate veliku posudu punu vode koja sadrži jednu ledenu kocku, voda daleko od leda počet će se zagrijavati, ali u neposrednom okruženju ledene kocke temperatura će ostati konstantna. Jedan od načina da se shvati zašto se to događa jest da shvatimo da, dok se neki led topi, dio vode oko leda se ponovno smrzava. Ovo stvara ravnotežno stanje koje pomaže održavanju konstantne temperature. Kako se sve više i više leda topi, povećava se brzina topljenja, ali temperatura ne raste sve dok sav led ne nestane.
Dodajte više topline ili nekog tlaka
Moguće je stvoriti više ili manje linearni porast temperature ako dodate dovoljno topline. Na primjer, stavite posudu s ledom preko vatre i zabilježite temperaturu. Vjerojatno nećete primijetiti veliko zaostajanje u talištu jer količina topline utječe na brzinu taljenja. Ako dodate dovoljno topline, led se može otopiti više ili manje spontano.
Ako kipuće vode, možete povećati temperaturu tekućine koja se još nalazi u tavi dodavanjem pritiska. Jedan od načina za to je zadržavanje pare u zatvorenom prostoru. Radeći to molekulima otežavate promjenu faze i one će ostati u tekućem stanju dok temperatura vode poraste iznad točke ključanja. To je ideja koja stoji iza štednjaka.