Amikor tanulmányozzuk a fázisátmeneti folyamatokat, vagyis egy anyag fázisváltozásait, azt látjuk, hogy ennek bekövetkezéséhez szükséges a hő ellátása vagy eltávolítása a kérdéses anyagból. Mindennapi életünkben megfigyelhetjük a víz fázisváltozását, amely elpárolog a ruhaszárítón elhelyezett ruhadarabról vagy a jégkockából, amely olvad a környezet hatására.
Ezután definiálhatjuk a fázisátmenetet, mint egy anyag molekuláinak belső átszervezését, jelentős változásokat okozva annak tulajdonságaiban. A fázisátmenetek felidézésének szintjén:
gáz folyadékig → kondenzáció
folyadék-gáz → párolgás
folyékony szilárd anyag → megszilárdulás
szilárd vagy folyékony → olvad
szilárd a gáz → szublimáció
gáz szilárdra → szublimáció
Láttuk, hogy a zárt rendszerekben lejátszódó fizikai folyamatok megőrzik a rendszer teljes energiáját. A fázisátmeneti folyamatokban, mint például az olvadás és a párologtatás, a hőmérséklet állandó marad, annak ellenére, hogy hőt juttatnak a rendszerbe. Ahhoz, hogy megértsük, merre halad ez az energia, nézzük meg, mi történik mikroszkóposan.
Az egyes anyagrészecskékhez társíthatunk egy potenciális energiát, mint azt az energiát, amely ahhoz szükséges, hogy abba a helyzetbe kerüljön. Ha meg akarjuk változtatni a belső elrendezésüket, akkor valamilyen munkát kell végeznünk a részecskéken. Ezért társíthatunk egy potenciális energiát az anyag atomjainak és molekuláinak elrendezéséhez.
Ne álljon meg most... A reklám után még több van;)
Hőellátáskor az atomok és molekulák intenzívebben rezegnek, emelve a hőmérsékletet, ami a részecskék átlagos kinetikus energiájának mérőszáma. A fúziós vagy párolgási folyamat során a hőmérséklet állandó marad, de az atomok és molekulák elrendezése megváltozik.
Mindegyik változik a potenciális energiával, és ennek a potenciális energiának a változása az anyagból leadott vagy elvett hő.
A felhasznált energia mértéke tömegegységre vonatkoztatva a látens fúziós vagy párolgási hő. Minél nagyobb a látens hő, annál nagyobb a potenciális energia változása az anyag atomi vagy molekuláris elrendezésének módosulása miatt.
Ily módon a teljes energia konzerválódik a fázisátmeneti folyamatokban. A leadott vagy elvitt energia átalakul kinetikus energiává vagy potenciális energiává (atomok belső átrendeződése).
Írta: Domitiano Marques
Fizikából végzett
Hivatkozni szeretne erre a szövegre egy iskolai vagy tudományos munkában? Néz:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Energiatakarékosság fázisátmenetekben"; Brazil iskola. Elérhető: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conservacao-energia-nas-transicoes-fase.htm. Hozzáférés: 2021. június 27.
