Phasen (Zustände) der Materie mit Beispielen
Angelegenheiten können in vier staaten existieren; fest, flüssig,
gasförmig und plasmaförmig. Einige spezifische eigenschaften dieser
phasen sind in der folgenden tabelle angegeben.
In dieser einheit untersuchen wir feststoffe, flüssigkeiten und
gase. Die unten angegebene form fasst die phasenänderungen von
festen zu flüssigen, flüssigen zu gasförmigen substanzen zusammen.
Durch die wärmegewinnung in drei phasen der materie wird die
durchschnittliche kinetische energie der partikel erhöht. Bei
gleicher materie ist die kinetische energie der partikel in der
gasphase größer als die kinetische Energie in festem und flüssigem
zustand. Im folgenden werden einige konzepte im zusammenhang mit
phasenänderungen definiert.
Schmelzen: Feststoffe ändern ihren zustand in flüssig.
Einfrieren: Der entgegengesetzte prozess des schmelzens wird
als einfrieren bezeichnet. Flüssige materie verliert wärme und
verwandelt sich in feste materie.
Kochen: Flüssige stoffe gewinnen wärme und verwandeln
sich in gas.
Kondensation: Der entgegengesetzte siedevorgang wird als
kondensation bezeichnet. Gas moleküle verlieren wärme und verwandeln
ihre phase in flüssigkeit.
Während des phasenwechsels bleibt die temperatur der materie
konstant. Diagramme der phasenänderung sind unten angegeben.
Das Temperatur-Zeit-diagramm der erhitzten reinen festen substanz
ist nachstehend angegeben.
In intervallen I. III. und V. temperatur der materie steigt. Da
materie rein ist, nimmt auch ihre kinetische energie zu. Wir
können die in diesen intervallen gewonnene wärme mit der folgenden
formel ermitteln:
Q=m.c.
ΔT
wo; m ist Masse, c ist spezifische wärmekapazität und ΔT ist
Temperatur änderung (Tfinale-Tinitiale)
In intervallen II. und IV. die temperatur der materie bleibt
konstant, da sich die phase der materie ändert. Da die temperatur
der materie konstant ist, ist auch deren kinetische energie
konstant. Im gegenteil, während des phasenwechsels nehmen die
abstände zwischen den molekülen zu, wodurch auch die potentielle
energie der materie zunimmt. In diesen intervallen liegen heterogene
gemische vor, beispielsweise in Intervall II. wir haben feste +
flüssige mischung und in intervall IV. wir haben flüssigkeit +
gas-gemisch. In diesen intervallen wird die benötigte wärme mit den
folgenden formeln ermittelt:
Q=m.LVerschmelzung or Q=m.LVerdampfung
wo m Masse ist, ist LVerschmelzung
latente schmelzwärme und LVerdampfung
latente verdampfungswärme.
Die verlustwärme der materie in der gasphase hat den nachstehend
angegebenen Temperatur-Zeit-Verlauf.
Wie sie in beiden diagrammen sehen können, wird der siedepunkt zum
kondensationspunkt und der schmelzpunkt wird beim abkühlen zum
gefrierpunkt. Ihre größen sind gleich. Wir verwenden die oben
angegebenen formeln, um die Wärme zu ermitteln, die von der materie
während dieses prozesses freigesetzt wird.
Wir lösen einige beispiele im zusammenhang mit phasenwechsel.
Beispiel: Ermitteln sie die erforderliche wärme, um die
temperatur von 100 g eis von 00C auf 40 0C zu
erhöhen. (cwasser=1cal/g0C, LVerschmelzung=80cal/g)
Lösung:
Wir schmelzen zuerst Eis und erhitzen es dann auf 40 0C.
Q1 = m.LVerschmelzung
Q1=100g.80.cal/g
Q1=8000 cal
Jetzt erhöhen wir die Temperatur von 0 auf 400C
Q2=m.c.ΔT
Q2=100.1.(40-0)
Q2=4000cal
Qgesamt=Q1+Q2=8000cal+4000cal=12000cal.
Beispiel: Wenn wir zwei wässer mit einer masse von 150 g,
einer temperatur von 400C und 100 g und einer temperatur
von 800C mischen, ermitteln sie die endtemperatur der
gemische (cwasser= 1cal / g.0 ° C).
Lösung:
Wenn sich zwei gegenstände mit unterschiedlichen temperaturen
berühren, besteht ein wärmeübergang zwischen ihnen. Wärme fließt von
materie mit höherer temperatur zu materie mit niedriger temperatur,
bis sie gleiche temperaturen haben. Die gewonnene wärme entspricht
immer dem wärmeverlust.
Die temperatur der endgültigen mischung muss zwischen den
temperaturen beider wässer liegen.
400C<Tfinale<800C
Qgewonnen=Qverloren
m1.c1.ΔT1=m2.c2.ΔT2
150.1.(T-40)=100.1.(80-T)
T=560C
Materie
und Eigenschaften von Materie Prüfungen und Problemlösungen
