In onderzoeken met betrekking tot faseveranderingen van stoffen zien we dat het mogelijk is om deze verandering te bewerkstelligen door het leveren of onttrekken van thermische energie. De eenvoudigste voorbeelden hiervan zijn toestandsveranderingen van vast naar vloeibaar, van vloeibaar naar gas, of omgekeerd. Als we bijvoorbeeld een stuk ijs verwarmen, dat wil zeggen, als we het warmte geven, zullen we zien dat het smelt (of smelt).
Daarom kunnen we zeggen dat staat verandering het is een interne reorganisatie van de atomen (of moleculen) van een stof, die aanzienlijke veranderingen in de eigenschappen ervan veroorzaakt.
Verwarmings- en koelcurven: wat er gebeurt tijdens een faseovergang.
Verwarmings- of koelcurves tonen de verandering in temperatuur in de tijd als het object energie verliest of wint.
Laten we eens kijken naar een hoeveelheid van 1 kg ijs met een begintemperatuur van -20°C (punt A in de bovenstaande afbeelding) en die een constante warmtesnelheid van 1000 watt ontvangt, dat wil zeggen 1000 J/s.
Bij het ontvangen van deze energie beginnen de watermoleculen die als een vaste stof zijn gerangschikt elk te oscilleren sneller, waardoor een lineaire temperatuurstijging ontstaat, die wordt bepaald door de vergelijking: Q = m.c.Δt.
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
Dit gebeurt tot het moment dat het ijs de temperatuur van 0°C bereikt, punt B op de grafiek, wanneer de oscillatie van de moleculen zodanig is dat de bindingen ertussen beginnen te breken. Op dit punt begint het ijs te smelten en wordt alle geleverde energie gebruikt om de bindingen te verbreken die de structuur stevig houden.
Om deze reden blijft de temperatuur constant totdat al het ijs is gesmolten, ook al wordt er continu energie toegevoerd. De energie die tijdens de overgang wordt geleverd, kan worden verkregen uit de uitdrukking Q = m. L.
Vanaf het moment dat het ijs volledig is gesmolten (punt C), stijgt de watertemperatuur constant. De moleculen trillen sneller totdat ze de kooktemperatuur bereiken (punt D).
De warmte die vanaf dat moment wordt ontvangen, wordt gebruikt om het water te verdampen, dat op een constante temperatuur blijft totdat de vloeistof volledig is verdampt (punt E). Alle energie die vanaf dat punt wordt ontvangen, wordt gebruikt om de stoom te verwarmen.
De constructie van dit soort grafieken, op basis van experimentele gegevens, maakt het mogelijk om de overgangstemperaturen en de waarden van soortelijke warmte en latente warmte nauwkeurig te bepalen.
Door Domitiano Marques
Afgestudeerd in natuurkunde
Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Verwarmings- en koelcurves"; Brazilië School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/curvas-aquecimento-resfriamento.htm. Betreden op 27 juni 2021.
