X. AINE OLEKUTE MUUTUSED


Faasisiirded


Üleminekuid ühest aine olekust teise nimetatakse faasisiireteks.

Olekud

Faasisiiret tahkest olekust vedelaks nime­ta­takse sulamiseksFaasisiiret vedelast tahkeks nimetatakse tah­ku­miseks või kristalliseerumiseks

Faasisiiret vedelast gaasiliseks nimetatakse au­rus­tumiseksFaasisiiret gaasilisest vedelaks nimetatakse kondenseerumiseks

Faasisiiret tahkest gaasiliseks nimetatakse sub­limatsiooniksFaasisiiret gaasilisest tahkeks nimetatakse härmatumiseks.

Üleminekul ühest faasist teise muutub aine molekulide

  • liikumiskiirus ja liikuvus,
  • asend teineteise suhtes,
  • vastastikmõju tugevus.

Faasisiirdel muutuvad molekulide kineetilised ja potentsiaalsed energiad ehk ühest faasist teise üle­mi­nekul muutub keha siseenergia isegi siis, kui keha temperatuur jääb samaks.


Sulamine-tahkumine


Sulamine on faasisiire tahkest olekust vedelasse, tahkumine sellele vastupidine siire.

Sulamisel aineosakeste:
liikuvus suureneb
osakeste vaheline kaugus suureneb
osakeste paiknemise korrapära väheneb
osakeste vahelise vastastikmõju tugevus väheneb

Tahkumisel toimuvad muutused aineosakestega sulamisele vastupidises suunas.

Iga aine jaoks on olemas kindel temperatuur – sulamistemperatuur, mille juures ta muutub tahkest olekust vedelaks. Aine tahkub samal temperatuuril kui ta sulab

Sulamise/tahkumise ajal keha temperatuur ei muutu ehkki keha saab/annab selles protsessis pidevalt energiat – sulatamiseks kulunud energia läheb molekulide korrapära lõhkumiseks ja nende liikuvuse suurendamiseks. Tahkumisel vabaneva energia saame molekulide korrapära suurenemisest ja liikuvuse vähenemisest.

Keha sulatamiseks vajalik energiakogus (kehale antav soojushulk Q) on võrdeline keha massiga (m) ning sõltub keha materjalist:

Q=λm

kus Q – aine poolt sulamise ajal saadav soojushulk, mõõdetuna džaulides (1J), m – sulanud aine mass, mõõdetuna kilogrammides, λ – sulamissoojus – ainele iseloomulik suurus.

Soojushulka, mis on vajalik 1 kg antud aine sulatamiseks tema sulamistemperatuuril nime­ta­takse aine sulamissoojuseks (λ – lamda)

Sulamissoojust mõõdetakse džaulides kilogrammi kohta 1 J/kg.

Kui 1 kilogrammi sulamistemperatuuril oleva keha sulatamiseks kulub 1J energiat, on selle keha ma­ter­jali sulamissoojus 1 J/kg. Tahkumisel vabaneb sama palju soojust kui kulub sama koguse aine sula­ta­miseks


Aurustumine-kondenseerumine


Aurustumine on faasisiire vedelast olekust gaasilisse, kondenseerumine sellele vastupidine siire.

Vedeliku aurustumine ja kondenseerumine toimub alati vedeliku pinnal.

giphy

Aurumisel väljuvad vedeliku pinnalt kiiremini liikuvad – suurema energiaga vedeliku molekulid. Tänu sellele aurustumisel vedeliku siseenergia (ja ka temperatuur) väheneb. Kondenseerumisel haaratakse aeglasemad gaasimolekulid (mis aga on kiiremad kui vedeliku omad) vedelikku ning tulemuseks on siseenergia suurenemine ning temperatuuri tõus.

Aurumise kiirus sõltub järgmistest teguritest:

  • Vedeliku temperatuurist – mida kõrgem on temperatuur, seda kiiremini vedeliku molekulid liiguvad, seda rohkem on ennast lahti rebivaid osakesi – seda kiiremini vedelik aurub.
  • Vedeliku pindalast – mida suurem on pindala, seda rohkem kiiremini liikuvaid vedeliku molekule saavad ennast lahti rebida – seda kiiremini vedelik aurub.
  • Gaasi liikumisest vedeliku pinna kohal – kui vedelikust aurustunud gaas jääb vedeliku pinna kohale (õhk ei liigu), siis võidakse osad, aeglasemalt liikuvad gaasimolekulid tagasi vedelikku tõmmata. Mida kiiremini gaas vedeliku kohal liigub, seda kiiremini vedelik aurustub.
  • Vedeliku koostisest – osades vedelikes on molekulide vahelised jõud tugevamad (molekulid asuvad teineteisele lähemal) – sellised vedelikud aurustuvad halvemini kui vedelikud, mille osakaste vaheline vastastikmõju on nõrgem.

Keemine


Keemine on selline vedeliku aurustumine, mis toimub kindlal temperatuuril – keemistemperatuuril – kogu vedeliku ruumala ulatuses.

Boiling Water On Gas

Keemistemperatuur on seotud keeva vedeliku ainega – eri­ne­va­tel ainetel on erinev keemistemperatuur. Samuti sõltub keemistemperatuur vedelikule atmosfääri poolt avaldatavast rõhust (õhurõhust) – mida kõrgem on rõhk, seda kõrgem on vedeliku keemistemperatuur.

Keemise ajal vedeliku temperatuur ei muutu ehkki vedelik saab kogu aeg energiat juurde.

Keemisel aineosakeste:
Liikuvus suureneb
osakeste vaheline kaugus suureneb
osakeste paiknemise korrapära Väheneb
osakeste vahelise vastastikmõju tugevus väheneb

Vedeliku keetmiseks kulunud energia läheb molekulide korrapära vähendamiseks ja nende liikuvuse suurendamiseks.

Vedeliku aurustamiseks keemis- või muul jääval temperatuuril vajalik energiakogus (soojushulk Q) on võrdeline vedeliku massiga (m) ning sõltub vedeliku materjalist:

Q=Lm

kus Q – aine poolt keemise ajal saadav soojushulk, mõõdetuna džaulides (1J), m – keemisel aurustunud aine mass, mõõdetuna kilogrammides, L – keemissoojus – keevale ainele iseloomulik suurus.

Soojushulka, mis on vajalik 1 kg antud aine aurustamiseks tema keemistemperatuuril nimetatakse vedeliku keemissoojuseks (L).

Keemissoojust mõõdetakse samades ühikutes kui sulamissoojustki – džaulides kilogrammi kohta (1 J/kg)

Keemistemperatuuril toimuval kondenseerumisel vabaneb sama palju soojust kui kulub sama koguse aine aurustamiseks

Sublimatsioon-härmatumine

Sublimatsioonil aineosakeste:
Liikuvus suureneb
osakeste vaheline kaugus suureneb
osakeste paiknemise korrapära väheneb
osakeste vahelise vastastikmõju tugevus väheneb

hc3a4rmatis

Seega tuleb sublimeerimiseks energiat kulutada, härmatamisel (pildil) energia aga vabaneb.

Advertisements