Contenuto
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- I cambiamenti di fase consumano energia
- Esiste un equilibrio nel punto di fusione
- Aggiungi più calore o una certa pressione
Se la temperatura ambiente attorno a un pezzo di ghiaccio aumenta, anche la temperatura del ghiaccio aumenterà. Tuttavia, questo costante aumento della temperatura si interrompe non appena il ghiaccio raggiunge il suo punto di fusione. A questo punto, il ghiaccio subisce un cambiamento di stato e si trasforma in acqua liquida e la sua temperatura non cambierà fino a quando non si sarà sciolto tutto. Puoi testarlo con un semplice esperimento. Lascia una tazza di cubetti di ghiaccio in un'auto calda e controlla la temperatura con un termometro. Scoprirai che l'acqua gelida rimane a 32 gradi Fahrenheit (0 gradi Celsius) gelidi fino a quando tutto si è sciolto. Quando ciò accade, noterai un rapido aumento della temperatura mentre l'acqua continua ad assorbire il calore dall'interno dell'auto.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Quando si riscalda il ghiaccio, la sua temperatura aumenta, ma non appena il ghiaccio inizia a sciogliersi, la temperatura rimane costante fino a quando tutto il ghiaccio si è sciolto. Ciò accade perché tutta l'energia termica va a rompere i legami della struttura reticolare cristallina.
I cambiamenti di fase consumano energia
Quando riscaldi il ghiaccio, le singole molecole acquisiscono energia cinetica, ma fino a quando la temperatura non raggiunge il punto di fusione, non hanno energia per rompere i legami che le trattengono in una struttura cristallina. Vibrano più rapidamente all'interno dei loro confini quando si aggiunge calore e la temperatura del ghiaccio aumenta. In un punto critico - il punto di fusione - acquisiscono energia sufficiente per liberarsi. Quando ciò accade, tutta l'energia termica aggiunta al ghiaccio viene assorbita da H2O molecole che cambiano fase. Non è rimasto nulla per aumentare l'energia cinetica delle molecole allo stato liquido fino a quando tutti i legami che trattengono le molecole in una struttura cristallina sono stati rotti. Di conseguenza, la temperatura rimane costante fino a quando tutto il ghiaccio non si è sciolto.
La stessa cosa accade quando si riscalda l'acqua fino al punto di ebollizione. L'acqua si riscalda fino a quando la temperatura non raggiunge i 100 ° C (100 ° C), ma non si surriscalda fino a quando non si trasforma in vapore. Finché l'acqua liquida rimane in una padella bollente, la temperatura dell'acqua è di 212 ° F, indipendentemente da quanto sia calda la fiamma sottostante.
Esiste un equilibrio nel punto di fusione
Potresti chiederti perché l'acqua che si è sciolta non diventerà più calda finché ci sarà del ghiaccio. Prima di tutto, questa affermazione non è del tutto accurata. Se si riscalda una grande padella piena d'acqua che contiene un singolo cubetto di ghiaccio, l'acqua lontana dal ghiaccio inizierà a riscaldarsi, ma nell'immediato ambiente del cubetto di ghiaccio, la temperatura rimarrà costante. Un modo per capire perché ciò accade è rendersi conto che, mentre parte del ghiaccio si sta sciogliendo, parte dell'acqua attorno al ghiaccio si sta nuovamente congelando. Questo crea uno stato di equilibrio che aiuta a mantenere costante la temperatura. Man mano che sempre più ghiaccio si scioglie, la velocità di fusione aumenta, ma la temperatura non aumenta fino a quando tutto il ghiaccio non è sparito.
Aggiungi più calore o una certa pressione
È possibile creare un aumento della temperatura più o meno lineare se si aggiunge abbastanza calore. Ad esempio, metti una pentola di ghiaccio sopra un falò e registra la temperatura. Probabilmente non noterai molto ritardo nel punto di fusione perché la quantità di calore influisce sulla velocità di fusione. Se aggiungi abbastanza calore, il ghiaccio può sciogliersi più o meno spontaneamente.
Se stai bollendo acqua, puoi aumentare la temperatura del liquido ancora nella padella aggiungendo pressione. Un modo per farlo è limitare il vapore in uno spazio chiuso. In questo modo, rendi più difficile il cambio di fase delle molecole e queste rimarranno allo stato liquido mentre la temperatura dell'acqua aumenta oltre il punto di ebollizione. Questa è l'idea alla base delle pentole a pressione.