Keď študujeme procesy fázového prechodu, to znamená fázové zmeny látky, vidíme, že na to je potrebné dodať alebo odobrať teplo z príslušnej látky. V každodennom živote môžeme sledovať fázovú zmenu vody, ktorá sa odparuje z odevu vyloženého na šnúre na prádlo alebo z kocky ľadu, ktorá sa topí pri vystavení prostrediu.
Potom môžeme definovať fázový prechod ako vnútornú reorganizáciu molekúl látky, ktorá spôsobí významné zmeny v jej vlastnostiach. Na úrovni pripomenutia si fázových prechodov máme:
plyn na kvapalinu → kondenzácia
kvapalina na plyn → odparovanie
kvapalina až tuhá látka → tuhnutie
tuhý až tekutý → topiť
tuhá látka na plyn → sublimácia
plyn na tuhú látku → sublimácia
Videli sme, že fyzikálne procesy, ktoré prebiehajú v uzavretých systémoch, šetria celkovú energiu systému. V procesoch fázového prechodu, ako je tavenie a odparovanie, zostáva teplota konštantná, aj keď sa do systému dodáva teplo. Aby sme pochopili, kam táto energia smeruje, pozrime sa, čo sa deje, mikroskopicky.
Môžeme priradiť potenciálnu energiu pre každú časticu látky ako energiu potrebnú na jej uvedenie do tejto polohy. Ak chceme zmeniť ich vnútorné usporiadanie, musíme urobiť nejaký druh práce na časticiach. Preto môžeme spojiť potenciálnu energiu s usporiadaním atómov a molekúl látky.
Po dodaní tepla majú atómy a molekuly tendenciu vibrovať intenzívnejšie, čo zvyšuje teplotu, čo je mierou priemernej kinetickej energie častíc. Počas procesu fúzie alebo odparovania zostáva teplota konštantná, ale usporiadanie atómov a molekúl sa mení.
Potenciálna energia každej zmeny a variácia tejto potenciálnej energie predstavuje teplo odovzdané alebo odobraté látke.
Meradlom vynaloženej energie na jednotku hmotnosti je latentné teplo fúzie alebo odparovania. Čím väčšie je latentné teplo, tým väčšie sú zmeny potenciálnej energie v dôsledku modifikácie atómového alebo molekulárneho usporiadania tejto látky.
Týmto spôsobom sa šetrí celková energia v procesoch fázového prechodu. Dodaná alebo odobratá energia sa transformuje na kinetickú energiu alebo na potenciálnu energiu (vnútorné usporiadanie atómov).
Autor: Domitiano Marques
Vyštudoval fyziku
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conservacao-energia-nas-transicoes-fase.htm