Bir maddenin faz geçiş süreçlerini yani faz değişimlerini incelediğimizde, bunun olabilmesi için söz konusu maddeye ısı verilmesi veya ondan ısı alınması gerektiğini görürüz. Günlük hayatımızda, bir çamaşır ipine serilen bir giysiden veya çevreye maruz kaldığında eriyen bir buz küpünden buharlaşan suyun faz değişimini gözlemleyebiliriz.
Daha sonra faz geçişini, bir maddenin moleküllerinin, özelliklerinde önemli değişikliklere neden olan içsel yeniden düzenlenmesi olarak tanımlayabiliriz. Faz geçişleri hakkında hatırlama düzeyinde, elimizde:
gazdan sıvıya →yoğuşma
sıvıdan gaza → buharlaşma
sıvıdan katıya → katılaşma
katıdan sıvıya → eriyik
katıdan gaza → süblimleşme
gazdan katıya →süblimleşme
Kapalı sistemlerde gerçekleşen fiziksel süreçlerin sistemin toplam enerjisini koruduğunu gördük. Erime ve buharlaşma gibi faz geçiş süreçlerinde, sisteme ısı verilmesine rağmen sıcaklık sabit kalır. Bu enerjinin nereye gittiğini anlamak için mikroskobik olarak neler olduğuna bakalım.
Maddenin her parçacığı için potansiyel bir enerjiyi, onu bu konuma getirmek için gereken enerjiyle ilişkilendirebiliriz. İç düzenlemelerini değiştirmek istiyorsak, parçacıklar üzerinde bir tür çalışma yapmamız gerekiyor. Bu nedenle, potansiyel bir enerjiyi maddenin atomlarının ve moleküllerinin düzenlenmesi ile ilişkilendirebiliriz.
Isı verildiğinde, atomlar ve moleküller daha yoğun titreşme eğilimi gösterirler ve parçacıkların ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsü olan sıcaklığı arttırırlar. Füzyon veya buharlaşma sürecinde sıcaklık sabit kalır, ancak atomların ve moleküllerin düzeni değişir.
Her değişimin potansiyel enerjisi ve bu potansiyel enerjinin değişimi, maddeden verilen veya alınan ısıdır.
Kütle birimi başına harcanan enerjinin ölçüsü, füzyon veya buharlaşmanın gizli ısısıdır. Gizli ısı ne kadar büyük olursa, o maddenin atomik veya moleküler düzeninin modifikasyonundan dolayı potansiyel enerjideki varyasyon o kadar büyük olur.
Bu şekilde faz geçiş süreçlerinde toplam enerji korunur. Verilen veya çekilen enerji, kinetik enerjiye veya potansiyel enerjiye (atomların iç yeniden düzenlenmesi) dönüştürülür.
Domitiano Marques tarafından
Fizik Mezunu
Kaynak: Brezilya Okulu - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conservacao-energia-nas-transicoes-fase.htm
