"Institute of Educational Policy" Books
Μεταβολές καταστάσεων της ύλης
Η ύλη στη Γη εμφανίζεται σε τρεις διαφορετικές καταστάσεις: στερεά, υγρά και αέρια. Κάθε σώμα μπορεί να βρίσκεται και στις τρεις καταστάσεις αρκεί να μεταβληθούν κατάλληλα οι συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Την επίδραση των συνθηκών αυτών πάνω στη φυσική κατάσταση κάθε ουσίας την καταλαβαίνει κανείς αν εξετάσει το φαινόμενο «μικροσκοπικά», δηλαδή εξετάσει τη συμπεριφορά και διάταξη των δομικών μονάδων της ουσίας, που μπορεί να είναι μόρια, ιόντα ή άτομα. Όπως ήδη αναφέρθηκε, η κατάσταση κάθε ουσίας προσδιορίζεται από τη «διαμάχη» των διαμοριακών, ελκτικών, δυνάμεων με τις θερμικές κινήσεις οι οποίες τείνουν να διαχωρίσουν τα μόρια. Το πέρασμα από τη μία φυσική κατάσταση στην άλλη είναι ένα φαινόμενο φυσικό μια και δεν παρατηρείται μεταβολή στη φύση των δομικών μονάδων, οι οποίες παραμένουν αναλλοίωτες. Επιπλέον το πέρασμα αυτό γίνεται μέσα από καταστάσεις ισορροπίας, όπως φαίνεται από το διάγραμμα:
Η κύρια διαφορά στο μοριακό επίπεδο μεταξύ των καταστάσεων της ύλης είναι η αταξία και η τάξη. Τα αέρια χαρακτηρίζονται από την πλήρη έλλειψη τάξης, δηλαδή από αταξία και οι κινήσεις των μορίων τους είναι τυχαίες. Στα υγρά υπάρχει μία τάξη, αλλά μικρής εμβέλειας, ενώ στα στερεά υπάρχει πλήρης τάξη σε όλη τη μάζα τους.
Στερεό ιώδιο σε ισορροπία με τους ατμούς του.
- Εξαέρωση: η μετάβαση ενός υγρού στην αέρια κατάσταση. Απαιτείται θερμότητα (ενδόθερμο φαινόμενο). Η εξαέρωση μπορεί να γίνει, είτε από την επιφάνεια του υγρού, με εξάτμιση, είτε από όλη τη μάζα του υγρού με βρασμό.
- Υγροποίηση ή συμπύκνωση: είναι η μετάβαση από την αέρια στην υγρή κατάσταση. Στην περίπτωση αυτή ελευθερώνεται θερμότητα (εξώθερμο φαινόμενο).
- Τήξη: η μετάβαση από τη στερεά στην υγρή κατάσταση. Απαιτείται θερμότητα (ενδόθερμο φαινόμενο).
- Πήξη: η μετάβαση από την υγρή στη στερεά κατάσταση. Ελευθερώνεται θερμότητα (εξώθερμο φαινόμενο).
- Εξάχνωση: η μετάβαση από τη στερεά στην αέρια κατάσταση. Απαιτείται θερμότητα (ενδόθερμο φαινόμενο).
- Κατά τη μετάβαση ενός σώματος από μια φυσική κατάσταση σε μια άλλη η θερμοκρασία του σώματος διατηρείται σταθερή. Π.χ. κατά τη διάρκεια της πήξης του νερού η θερμοκρασία διατηρείται στους 0 οC (σημείο πήξεως νερού)
Υπάρχουν μερικές ουσίες οι οποίες δεν μπορούν να καταταγούν στις τρεις αυτές καταστάσεις ύλης. Το γυαλί π.χ. έχει χαρακτηριστικά της στερεάς αλλά και της υγρής κατάστασης. Επίσης τα τελευταία χρόνια μεγάλη εφαρμογή βρίσκουν και οι υγροί κρύσταλλοι, που επίσης έχουν ιδιότητες μεταξύ κρυσταλλικού και υγρού σώματος.
Είναι προφανές ότι τα αέρια έχουν πλουσιότερο εσωτερικό ενεργειακό περιεχόμενο σε σύγκριση με τα υγρά, των οποίων οι δομικές μονάδες συγκρατούνται με ισχυρότερες διαμοριακές δυνάμεις. Κατ’ επέκταση τα υγρά είναι πιο πλούσια σε ενέργεια από τα στερεά.