תוֹכֶן
- TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
- מדינות החומר
- שינויי שלב בין מצבי עניין
- שינויים בטמפרטורות פתאומיות ומצבי שלב
- השפעות טמפרטורה על שלב
חומר יכול להתקיים במצב מוצק, נוזלי או גזי, ואת המצב בו נמצא החומר ניתן לקבוע במידה רבה על ידי הטמפרטורה שלו. כאשר חוצים סף טמפרטורה מסוים הייחודי לכל חומר ביקום, ייווצר שינוי שלב, שישנה את מצב העניין. בתנאים של טמפרטורת לחץ קבועה הוא הקובע העיקרי לשלב החומרים. ההבדל בטמפרטורות ובשלבים של סוגים שונים של חומר מאפשר הפעלת מנועי חום ומקררים.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
לטמפרטורה השפעה ישירה על האם חומר קיים כמוצק, נוזל או גז. באופן כללי, העלאת הטמפרטורה הופכת מוצקים לנוזלים ונוזלים לגזים; צמצום זה הופך גזים לנוזלים ונוזלים למוצקים.
מדינות החומר
בטמפרטורות נמוכות התנועה המולקולרית פוחתת ולחומרים יש פחות אנרגיה פנימית. האטומים יתיישבו במצבי אנרגיה נמוכה יחסית זה לזה ויעברו מעט מאוד, האופייני לחומר מוצק. עם עליית הטמפרטורות, מופעלת אנרגיית חום נוספת על החלקים המרכיבים של מוצק, הגורמת לתנועה מולקולרית נוספת. מולקולות מתחילות לדחוף זו אל זו והנפח הכללי של החומר עולה. בשלב זה העניין נכנס למצב הנזיל. מצב גזי קיים כאשר מולקולות ספגו אנרגיית חום כה רבה בגלל הטמפרטורות המוגברות כי הן חופשיות לנוע זו בזו במהירות גבוהה.
שינויי שלב בין מצבי עניין
הנקודה בה החומר הנתון לטמפרטורה מסוימת בתנאים של לחץ קבוע מתחיל לשנות את שלבו נקרא סף שינוי השלב. בטמפרטורה זו, כל חלק מהחומר שנחשף לחום ישנה את מצבו. מעבר בין מוצק לנוזל מתרחש בנקודת ההיתוך, והמעבר מנוזל לגז מתרחש בנקודת הרתיחה. מנגד, רגע השינוי מגז לנוזל הוא נקודת העיבוי והמעבר מנוזל למוצק מתרחש בנקודת ההקפאה.
שינויים בטמפרטורות פתאומיות ומצבי שלב
חומר עשוי לעבור שינוי פאזה ממוצק לגז או מגז למוצק אם הטמפרטורה שאליה הוא נחשף משתנה מהר מאוד. אם הטמפרטורה סביב מוצק מוגברת במהירות רבה, היא עלולה להעפיל או להחליף שלב ממוצק לגז מבלי להתקיים כנוזל. בכיוון ההפוך, גז שמקורן לפתע יכול לעבור בתצהיר מוחלט.
השפעות טמפרטורה על שלב
אם הלחץ הוא קבוע, מצב החומר יהיה תלוי לחלוטין בטמפרטורה שאליה הוא נחשף. מסיבה זו קרח נמס אם מוציאים מהמקפיא ומים רותחים מתוך הסיר אם הם נותרים בטמפרטורה גבוהה מדי למשך זמן רב מדי. הטמפרטורה היא רק מדידה של כמות אנרגיית החום הקיימת בסביבה. כאשר החומר ממוקם בסביבה בטמפרטורה שונה, מחליף חום בין החומר לסביבה, וגורם לשניהם להגיע לטמפרטורת שיווי משקל. לכן כאשר קוביית קרח נחשפת לחום, מולקולות המים שלה סופגות אנרגיית חום מהאטמוספרה שמסביבה ומתחילות לנוע בצורה אנרגטית יותר, מה שגורם לקרח המים להמיס למים נוזליים.