Ciepło i przejścia fazowe

Na pewno słyszeliście już o cieple, ale co to dokładnie jest? Sprawdźmy, co się stanie z wodą pod wpływem ciepła z tej kuchenki. Ciepło z kuchenki przechodzi do garnka z zimną wodą. Przyjrzyjmy się z bliska cząsteczkom podczas ich rozgrzewania. Widzicie, jak drgają?

To jest skutek ciepła. Gdy drgają szybciej, zaczynają coraz bardziej oddalać się od siebie. Widzicie? Niektóre cząsteczki zaczynają się od siebie odrywać i odlatują. Wtedy właśnie zmieniają się w parę wodną.

Gdy mówimy, że coś się rozgrzewa, oznacza to, że energia cząsteczek wzrasta i poruszają się one szybciej, niż wcześniej. Bez dodatkowego ciepła z kuchenki temperatura pary wodnej spada w miarę jak cząsteczki zwalniają. Ale co z cząsteczkami, które odleciały? Gdy cząsteczki wody mają mniej energii, poruszają się wolniej i bardziej zbliżają się do siebie. Kiedy są już znowu naprawdę blisko siebie, zmieniają się w ciecz.

Sprawdźmy, co się stanie, gdy jeszcze bardziej schłodzimy tę ciecz. Im bardziej schładzamy wodę, tym bardziej cząsteczki zbliżają się do siebie, aż zmienią się z cieczy w ciało stałe. Teraz woda zmieniła się w lód. Gdy substancja zmienia stan skupienia, np. na lód, ciecz czy gaz, mamy do czynienia z przemianą fazową.

Trzy najczęściej spotykane fazy to: stała, ciekła i gazowa. Podgrzewanie lub schładzanie substancji powoduje zmianę fazy. Dobrze, Philipie! Spowodujmy zmianę fazy tej wody, żeby zmieniła się w parę! Para wodna zajmuje więcej miejsca, ale składa się z takiej samej ilości cząsteczek wody co ciecz.

Dlatego podgrzanie zwiększyło objętość wody, ale nie zmieniło jej ilości. Aha! Możemy wykorzystać tę wiedzę przy mierzeniu temperatury. Ta substancja to rtęć i jest metalem, który w temperaturze pokojowej jest w stanie ciekłym. Gdy podgrzewamy probówkę, ciecz zwiększa swoją objętość i zajmuje więcej miejsca.

Gdy stygnie, zajmuje mniej miejsca. Dodając cyfry z boku, możemy zmierzyć temperaturę. Tak właśnie działają termometry! Dawniej w termometrach była rtęć, ale obecnie używamy innej cieczy o podobnych właściwościach, bo rtęć jest trująca dla ludzi. Tak więc ciepło to ruch: im szybciej coś się rusza, tym jest cieplejsze.