Wanneer we de faseovergangsprocessen bestuderen, dat wil zeggen de faseveranderingen van een stof, zien we dat hiervoor warmte moet worden aan- of afgevoerd van de betreffende stof. In ons dagelijks leven kunnen we de faseverandering waarnemen van water dat verdampt uit een kledingstuk dat op een waslijn ligt of uit een ijsblokje dat smelt wanneer het wordt blootgesteld aan de omgeving.
We kunnen de faseovergang dan definiëren als de interne reorganisatie van de moleculen van een stof, waardoor significante veranderingen in de eigenschappen ervan worden veroorzaakt. Op het niveau van recall over faseovergangen hebben we:
gas naar vloeistof →condensatie
vloeistof naar gas →verdamping
vloeibaar naar vast →stolling
vast naar vloeibaar →smelten
vast naar gas →sublimatie
gas naar vast →sublimatie
We hebben gezien dat fysieke processen die plaatsvinden in gesloten systemen de totale energie van het systeem besparen. Bij faseovergangsprocessen, zoals smelten en verdampen, blijft de temperatuur constant, ook al wordt er warmte aan het systeem toegevoerd. Laten we eens kijken naar wat er microscopisch gebeurt om te begrijpen waar deze energie heen gaat.
We kunnen een potentiële energie voor elk stofdeeltje associëren als de energie die nodig is om het in die positie te brengen. Als we hun interne rangschikking willen veranderen, moeten we wat aan de deeltjes doen. Daarom kunnen we een potentiële energie associëren met de rangschikking van de atomen en moleculen van de stof.
Wanneer warmte wordt toegevoerd, hebben atomen en moleculen de neiging om intenser te trillen, waardoor de temperatuur stijgt, wat een maat is voor de gemiddelde kinetische energie van de deeltjes. Tijdens het proces van fusie of verdamping blijft de temperatuur constant, maar verandert de rangschikking van atomen en moleculen.
De potentiële energie van elk verandert, en de variatie van deze potentiële energie is de warmte die wordt afgegeven of afgenomen van de stof.
De maat voor de verbruikte energie, per eenheid van massa, is de latente warmte van fusie of verdamping. Hoe groter de latente warmte, hoe groter de variatie in potentiële energie als gevolg van de wijziging van de atomaire of moleculaire rangschikking van die stof.
Op deze manier blijft de totale energie behouden in de faseovergangsprocessen. De toegevoerde of onttrokken energie wordt omgezet in kinetische energie of in potentiële energie (interne herschikking van atomen).
Door Domitiano Marques
Afgestudeerd in natuurkunde
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conservacao-energia-nas-transicoes-fase.htm