Плавлення, замерзання, пароутворення та конденсація

Лід, вода й пара утворені з однієї речовини — молекул води. Але ці молекули розташовані в них по-різному. Саме тому лід, вода й пара виглядають і поводяться по-різному. Це так звані три стани, чи фази води. Напевно, ви помічали, що стан води постійно змінюється. Вона переходить від одного стану до іншого. Ці зміни є фазовими переходами. Візьмемо кубик льоду. В морозильній камері його температура становить -10°C. Молекули води щільно прилягають одна до одної, структура льоду міцна. Його молекули нерухомі і лише злегка вібрують на місці. Додамо тепло й спотерігатимемо. Температура зростає. Молекули починають вібрувати на місці все більше. Коли температура сягне 0°С, конструкція почне розпадатися й молекули рухатимуться активніше. Кубик льоду стане водою! Тип фазового переходу, коли твердий стан змінюється на рідкий, називають плавленням. Скільки б тепла ми не додали, поки не розтане весь лід, температура води залишатиметься незмінною: 0°C. Це так звана точка плавлення води. Ось весь лід і розтанув. Молекули вже не утворюють нерухому конструкцію, але все ще тримаються поруч. Додамо ще тепла! Температура знову зростає. Молекули рухаються швидше, зіштовхуються одна з одною, ширяться… … звільняються й здіймаються вгору. Так вода перетворюється на водяну пару. Це приклад іншого фазового переходу — пароутворення. Рідкий стан змінюється газоподібним — вода стає парою. Існують два види пароутворення. Ось калюжа води. За кілька днів вона зникне. Чому? Молекули на поверхні легко відділяються від рідини. Потроху на пару перетворюється вся вода, і калюжа зникає. Цей вид пароутворення — це випаровування. Воно відбувається тільки з поверхні рідини. Тепер нагріємо воду в чайнику знизу. Молекули води на дні нагріваються швидше, ніж молекули на поверхні. За температури 100°С вода перетворюється на пару. Та збирається у бульбашки, що здіймаються на поверхню. Це другий тип пароутворення — кип’ятіння. Скільки б тепла ми не додавали, поки вся вода не википить, перетворившись на пару, її температура буде 100°C. 100°C — це точка кипіння води. За додавання тепла до молекул води тане лід і випаровується вода. А що станеться, якщо тепло усунути? Дамо парі охолонути. За нижчої температури молекули сповільнюються. Наближаючись одна до одної, повільні молекули злипаються. Так водяна пара стає рідкою водою — вона конденсується. Конденсація — це вид фазового переходу з газоподібного стану в рідкий. Знизимо температуру ще більше. Молекули ще більш сповільняться. За 0°C вони знову зберуться в міцну організовану конструкцію. Рідка вода стане твердим льодом! Це приклад заморожування — фазового переходу, коли рідкий стан змінюється на твердий. Існують три різні стани води, що змінюють один одного через фазові переходи. За додавання тепла лід тане, а вода перетворюється на пару. За усунення тепла пара конденсується, а вода перетворюється на лід.