¿Por qué la temperatura permanece constante durante un cambio de fase

Gracias a la física, sabemos que pagcambios hase ocurrir cuando los materiales cambian de estado, pasando de líquido a sólido (como cuando el agua se congela), sólido a líquido (como cuando las rocas se funden en la lava), líquido a gas (como cuando se hierve el agua para el té), y así sucesivamente. Cuando el material en cuestión cambia a un nuevo estado - líquido, sólido o gas (se puede también factor en un cuarto estado: plasma, un estado similar al gas sobrecalentado) - algo de calor entra en o sale del proceso sin cambiar la temperatura.

Video: ¿QUÉ ES LA VAPORIZACIÓN? CAMBIOS DE ESTADO Y CÓMO SE PRODUCEN

Usted puede incluso tener sólidos que se convierten directamente en gas. Como hielo seco (dióxido de carbono congelado) se calienta, se convierte en gas dióxido de carbono. Este proceso se llama sublimación.

Imagínese que usted está bebiendo tranquilamente su limonada en una fiesta en el jardín al aire libre. Usted agarra un poco de hielo para enfriar su limonada, y la mezcla en el vaso ahora es la mitad de hielo, la mitad limonada (que se puede asumir tiene el mismo calor específico como el agua), con una temperatura de 0 grados centígrados exactamente.

A medida que mantenga el cristal y ver la acción, el hielo comienza a derretirse - pero el contenido de la copa no cambia la temperatura. ¿Por qué? El calor (energía térmica) de entrar en el cristal del aire exterior se derrite el hielo, no el calentamiento de la mezcla hasta. Así que esto marca la ecuación de energía térmica

¿inútil? No, en absoluto - sólo significa que la ecuación no se aplica para un cambio de fase.

Si se hace un gráfico del calor añadido al sistema frente a la temperatura del sistema, el gráfico generalmente se inclina upward- añadiendo la temperatura aumenta el calor. Sin embargo, los niveles de gráfico fuera durante los cambios de fase, porque en un nivel molecular, por lo que un estado de cambio de sustancia requiere energía. Después de todo el material ha cambiado de estado, la temperatura puede elevarse de nuevo.

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Imagine que alguien ha tomado una bolsa de hielo y sin pensar lo puso en la estufa. Antes de que llegara la estufa, el hielo estaba a una temperatura por debajo de cero (-5 grados Celsius), pero siendo en la estufa está a punto de cambiar eso. Se puede ver el cambio que tiene lugar en forma de gráfico en la figura. (El calor específico del hielo es de alrededor de 2.1 x 10³ J / kg-C)

que la temperatura del hielo aumenta linealmente a medida que agrega más calor a la misma, como se ve en la gráfica.

Sin embargo, cuando el hielo llega a 0 grados Celsius, el hielo se está haciendo demasiado caliente para mantener su estado sólido, y comienza a derretirse, experimenta un cambio de fase. Cuando se derrite el hielo, si se rompe la estructura cristalina del hielo requiere energía, y la energía necesaria para fundir el hielo se suministra en forma de calor. Es por eso que el gráfico de la figura de los niveles en el medio - el hielo se está derritiendo. Es necesario calor para hacer el cambio de fase de hielo al agua, por lo que a pesar de que la estufa se suma el calor, la temperatura del hielo no cambia ya que se derrite.

Mientras observa la bolsa de hielo en la estufa, sin embargo, tenga en cuenta que todo el hielo se derrite con el tiempo en el agua. Debido a la estufa todavía está añadiendo calor, la temperatura comienza a subir, lo que se ve en la figura. La estufa añade más y más calor al agua, y con el tiempo, el agua comienza a hervir. “Aha,” que piensa. “Otro de los cambios de fase.” Y tiene razón: El agua está hirviendo y convertirse en vapor. La bolsa sosteniendo el hielo parece bastante resistentes, y se expande mientras que el agua se convierte en vapor.

Se mide la temperatura del agua. Fascinante - aunque el agua hierve, se convierten en vapor, la temperatura no cambia. Una vez más, es necesario añadir calor para incitar a un cambio de fase - esta vez desde el agua en vapor. Se puede ver en la figura que a medida que agrega calor, hierve el agua, pero la temperatura del agua que no cambia.

Lo que va a ocurrir a continuación, ya que la bolsa se hincha a un enorme volumen? Nunca se llega a descubrir, porque la bolsa finalmente estalla.