Когда мы изучаем процессы фазовых переходов, то есть фазовые изменения вещества, мы видим, что для того, чтобы это произошло, необходимо подавать или отводить тепло от рассматриваемого вещества. В нашей повседневной жизни мы можем наблюдать фазовый переход воды, которая испаряется с одежды, разложенной на бельевой веревке, или с таяния кубика льда под воздействием окружающей среды.
Затем мы можем определить фазовый переход как внутреннюю реорганизацию молекул вещества, вызывающую значительные изменения его свойств. На уровне воспоминаний о фазовых переходах мы имеем:
газ в жидкость → конденсация
жидкость в газ → испарение
жидкость в твердое тело → затвердевание
твердое вещество в жидкость → плавиться
твердое тело в газ → сублимация
газ в твердое тело → сублимация
Мы видели, что физические процессы, происходящие в закрытых системах, сохраняют полную энергию системы. В процессах фазового перехода, таких как плавление и испарение, температура остается постоянной, даже если в систему подводится тепло. Чтобы понять, куда идет эта энергия, давайте посмотрим, что происходит под микроскопом.
Мы можем связать потенциальную энергию для каждой частицы вещества с энергией, необходимой для того, чтобы поместить ее в это положение. Если мы хотим изменить их внутреннее расположение, нам нужно поработать с частицами. Следовательно, мы можем связать потенциальную энергию с расположением атомов и молекул вещества.
При подаче тепла атомы и молекулы стремятся более интенсивно вибрировать, повышая температуру, которая является мерой средней кинетической энергии частиц. В процессе плавления или испарения температура остается постоянной, но расположение атомов и молекул изменяется.
Потенциальная энергия каждого из них изменяется, и изменение этой потенциальной энергии представляет собой тепло, отдаваемое или отведенное от вещества.
Мера затраченной энергии на единицу массы - это скрытая теплота плавления или испарения. Чем больше скрытая теплота, тем больше вариация потенциальной энергии из-за модификации атомного или молекулярного расположения этого вещества.
Таким образом сохраняется полная энергия в процессах фазовых переходов. Подаваемая или отбираемая энергия преобразуется в кинетическую или потенциальную (внутренняя перестройка атомов).
Домициано Маркес
Закончил факультет физики
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conservacao-energia-nas-transicoes-fase.htm
