Värme och fasövergångar

Värme, det vet du vad är. Eller vet du verkligen det? Vi tittar på hur värmen från spisen påverkar vatten. Värmen från spisen sprids till det kalla vattnet i kastrullen. Vi zoomar in på molekylerna när de värms upp.

De vibrerar! Ju varmare det är, desto mer vibrerar de. När molekylerna vibrerar allt kraftigare, börjar de lösgöra sig från varann. Här börjar en del molekyler bryta sig loss ifrån andra och de flyger iväg! De förvandlas till vattenånga.

När vi säger att någonting blir varmare, betyder det att molekylerna ökar i energi, och rör sig snabbare än tidigare. Utan värmen från spisen, kyls vattenångan ner, när molekylernas rörelse saktar ner. Men vad hände med molekylerna som flög iväg? Med mindre energi rör sig molekylerna långsammare. De närmar sig varann.

Och när de kommer riktigt nära varann igen, förvandlas de till vätska. Så vad händer när de kyls ner ännu mer? När vi kyler vattnet, rör molekylerna sig allt mindre, och till slut övergår de från att vara en vätska till en solid massa istället. Vattnet har blivit till is. När ett ämne förändras mellan olika tillstånd som is, vätska och gas säger vi att det gör en fasövergång.

De tre vanligaste faserna är den fasta, solida fasen, den flytande, likvida fasen och den förångade, gasfasen. Vi kan skapa en fasövergång genom att värma upp eller kyla ner ett ämne. Okej, Philip! Vi låter vattnet göra en fasövergång till vattenånga! Vattenångan tar upp mer plats men det är fortfarande samma mängd molekyler som fanns i vätskan.

Uppvärmningen ökade alltså volymen utan att mängden vatten ökade. Aha! Den här iakttagelsen gör att vi kan förstå hur man mäter temperatur. Det här är kvicksilver - en metall som är flytande vid rumstemperatur. När vi värmer upp provröret, ökar vätskan sin volym, och tar större plats.

När den svalnar, tar den mindre plats. Om vi sätter nummer här på sidan, kan vi läsa av temperaturen - det är så termometrar fungerar! Förr brukade termometrar innehålla just kvicksilver, men eftersom kvicksilver är så pass giftigt för oss människor, använder vi numera en annan vätska med liknande egenskaper. Värme är alltså rörelse; ju mer molekylerna i någonting rör sig desto varmare är det.