Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Aineen tilat
- Vaihevaiheet asiatilojen välillä
- Äkilliset lämpötilanmuutokset ja vaihetilat
- Lämpötilan vaikutukset vaiheeseen
Aine voi esiintyä kiinteässä, nestemäisessä tai kaasumaisessa tilassa ja tilan, jossa aine on, voidaan määrätä suurelta osin sen lämpötilasta. Kun kullekin maailmankaikkeuden aineelle ainutlaatuinen lämpötilakynnys ylitetään, seurauksena on vaihemuutos, joka muuttaa aineen tilaa. Vakiopaineolosuhteissa lämpötila on ensisijainen determinantti ainefaasille. Lämpötilaero ja erityyppisten aineiden vaiheet mahdollistavat lämpömoottoreiden ja jääkaappien toiminnan.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Lämpötilalla on suora vaikutus siihen, onko aine olemassa kiinteänä aineena, nestemäisenä tai kaasuna. Yleensä lämpötilan nostaminen muuttaa kiinteät aineet nesteiksi ja nesteet kaasuiksi; vähentämällä se muuttaa kaasut nesteiksi ja nesteet kiinteiksi aineiksi.
Aineen tilat
Matalassa lämpötilassa molekyylin liike vähenee ja aineilla on vähemmän sisäistä energiaa. Atomit asettuvat alhaisen energian olosuhteisiin suhteessa toisiinsa ja liikkuvat hyvin vähän, mikä on ominaista kiinteälle aineelle. Lämpötilojen noustessa kiinteän aineen osiin lisätään ylimääräistä lämpöenergiaa, mikä aiheuttaa ylimääräistä molekyyliliikettä. Molekyylit alkavat työntyä toisiaan vastaan ja aineen kokonaistilavuus kasvaa. Tässä vaiheessa asia on tullut nestemäiseen tilaan. Kaasumainen tila on olemassa, kun molekyylit ovat absorboineet niin paljon lämpöenergiaa korkeiden lämpötilojen takia, että ne voivat liikkua toistensa ympäri suurilla nopeuksilla.
Vaihevaiheet asiatilojen välillä
Pistettä, jossa aine, jolle altistuu tietty lämpötila vakiopaineolosuhteissa, alkaa muuttaa vaihettaan, kutsutaan vaiheenmuutoskynnykseksi. Tässä lämpötilassa jokainen lämmölle altistunut aine muuttaa tilansa. Siirtyminen kiinteästä aineesta nesteeseen tapahtuu sulamispisteessä, ja siirtymä nesteestä kaasuun tapahtuu kiehumispisteessä. Sitä vastoin muutoshetki kaasusta nesteeksi on kondensoitumispiste ja siirtyminen nesteestä kiinteään aineeseen tapahtuu jäätymispisteessä.
Äkilliset lämpötilanmuutokset ja vaihetilat
Aineelle voi tapahtua vaihemuutos kiinteästä kaasuksi tai kaasusta kiinteäksi, jos sen altistunut lämpötila muuttuu nopeasti. Jos lämpötilaa kiinteän aineen ympärillä nostetaan hyvin nopeasti, se voi sublimoitua tai vaihe muuttua kiinteästä aineesta kaasuksi ilman, että sitä olisi nesteenä. Vastakkaiseen suuntaan äkillisesti superjäähdytetty kaasu voi tapahtua täydellisen kerrostumisen.
Lämpötilan vaikutukset vaiheeseen
Jos paine on vakio, aineen tila riippuu täysin lämpötilasta, jolle se altistuu. Tästä syystä jää sulaa, jos se otetaan pois pakastimesta, ja vesi kiehuu potista, jos se jätetään liian korkeaan lämpötilaan liian kauan. Lämpötila on vain ympäristössä olevan lämpöenergian määrän mittaus. Kun ainetta sijoitetaan eri lämpötilan ympäristöön, aineen ja ympäristön välillä vaihdetaan lämpöä, jolloin molemmat saavuttavat tasapainolämpötilan. Joten kun jääkuutio altistuu lämmölle, sen vesimolekyylit imevät lämpöenergian ympäröivästä ilmakehästä ja alkavat liikkua energisemmin, aiheuttaen vesijään sulamisen nestemäiseen veteen.