Quali cambiamenti di fase sono esotermici ed endotermici?

Ci sono tre fasi primarie della materia: solido, liquido e gas. Un solido che diventa liquido si chiama fusione o fusione. Un solido che diventa gassoso si chiama sublimazione. Un liquido che diventa solido è chiamato congelamento. Un liquido che si trasforma in gas è chiamato bollente o evaporazione. Un gas che si trasforma in un solido si chiama deposizione e un gas che si trasforma in un liquido si chiama condensa. La metà di questi sono endotermici, nel senso che assorbono il calore dall'ambiente circostante. Gli altri sono esotermici, nel senso che rilasciano calore.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

La fusione, la sublimazione e l'ebollizione sono reazioni endotermiche - una che consuma energia - mentre il congelamento e la condensazione sono reazioni esotermiche, che rilasciano energia.

Endotermico

Le variazioni di fase endotermica assorbono calore dall'ambiente circostante; comprendono fusione, sublimazione e ebollizione. Le forze che legano gli atomi e le molecole di una data sostanza determinano i suoi punti di fusione e di ebollizione; più forti sono le forze, più energia termica è necessaria per superarle. Una volta che il calore supera queste forze leganti, gli atomi si muovono più liberamente, permettendo ai liquidi di fluire e ai gas di evaporare. Ad esempio, le forze che tengono insieme gli atomi di ferro sono forti, quindi ci vogliono alte temperature per fondere il ferro. Il burro, d'altra parte, è tenuto insieme da forze deboli, quindi si scioglie a temperature relativamente basse.

esotermico

Una variazione di fase esotermica rilascia energia termica nel suo ambiente. Queste modifiche includono il congelamento e la condensazione. Quando una sostanza perde energia termica, le forze attrattive tra gli atomi le rallentano, riducendo la loro mobilità. Perché ciò accada, il calore deve lasciare la sostanza, come l'acqua che si trasforma in cubetti di ghiaccio nel congelatore. Allo stesso modo, a temperatura ambiente, il calore lascia una pozza di ferro liquido, rendendola solida.

Cambiamenti spontanei

I cambiamenti di fase si verificano quando una sostanza supera la sua temperatura di fusione o di ebollizione; a questo punto, viene aggiunta energia termica addizionale (o portata via) per non rendere la sostanza più calda (o più fredda) ma per i suoi atomi da cambiare nella nuova fase. Ad esempio, a zero gradi Celsius, il riscaldamento del ghiaccio a pressione normale non renderà il ghiaccio più caldo; il calore sarà usato per rompere la struttura cristallina del ghiaccio, trasformandola in acqua liquida.

Pressione e temperatura

Oltre alla temperatura, anche la pressione influisce sulla fusione e sull'ebollizione; le alte pressioni spingono verso l'alto le temperature di cambiamento di fase, le basse pressioni le riducono. Questo è il motivo per cui l'acqua bolle a 100 gradi Celsius (212 gradi Fahrenheit) a livello del mare, ma bolle a temperature più basse ad altitudini elevate dove l'atmosfera è più sottile.

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