11.6 : 상전이

고체, 액체 또는 가스 여부에 관계없이 물질의 상태는 입자 (원자, 분자 또는 이온)의 순서와 배열에 따라 달라집니다. 솔리드 팩의 파티클은 일반적으로 패턴으로 밀접하게 결합됩니다. 입자는 고정 된 위치에 대해 진동하지만 이웃을 지나 이동하거나 짜내지 않습니다. 액체에서는 입자가 밀접하게 간격을 두고 있지만 무작위로 배치됩니다. 파티클의 위치는 고정되지 않습니다- 즉, 다른 위치를 차지하기 위해 이웃을 지나 자유롭게 이동할 수 있습니다. 입자는 고체 및 액체 상태에서 함께 가깝기 때문에 응축 된 상태 또는 응축 된 단계로 지칭됩니다. 이러한 상태에서, 물질은 상대적으로 강한 분자 간 힘을 전시. 가스에서, 매력의 입자 간 힘은 약하다. 가스입자는 이웃에 의해 제약을 받지 않습니다. 입자는 자유롭게 움직일 수 있으며, 정상적인 조건에서는 먼 거리로 분리됩니다.

물질의 내부 에너지인 모든 분자의 총 운동 에너지는 응축된 단계에서 분자 간 힘의 강도와 물질에 가해지는 압력에 달려 있습니다. 물질의 내부 에너지는 기체 상태에서 가장 높으며, 고체 상태에서 가장 낮으며 액체중위입니다.

위상 전이는 온도 및/또는 압력과 같은 물리적 조건의 변화로 인해 발생하며, 이는 분자 간 힘의 강도에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 물질에 열을 첨가하면 입자의 열 에너지(또는 모션 에너지)가 증가하여 그 사이의 매력적인 분자 간 힘을 극복합니다. 온도가 상승하면 입자가 고정 된 위치에서 이동할 만큼 빠르게 진동할 때 고체가 녹습니다. 이 위상 전이를 용융이라고 하며, 발생 지점은 고체의 융점입니다. 온도가 더 높아짐에 따라 입자가 마침내 기체 상태로 빠져나갈 때까지 더 빠르게 이동합니다. 이것은 기화이며, 그것이 발생하는 지점은 액체의 비등점입니다.

단계 전이 점 및 전환과 관련된 에너지 변화는 물질에 존재하는 분자 간 힘에 의존한다. 주어진 압력에서, 더 강한 분자 간 힘을 가진 물질은 그들을 극복하기 위해 더 많은 에너지를 필요로하고, 따라서, 더 높은 온도에서 위상 변화를 겪습니다. 온도의 변화없이 물질의 한 두더지의 완전한 위상 전이를 일으키는 데 필요한 에너지는 그 전환의 어금니 열 또는 어금니 엔탈이라고합니다. 예를 들어, 액체의 한 두더지 증발에 필요한 에너지는 기화의 어금니 엔탈피라고합니다.

에너지를 흡수하여 발생하는 전환은 퇴출되며, 그 엔탈피 값은 부정적입니다. 반면에 에너지를 방출하여 발생하는 전환은 내열성이며, 이들의 엔탈피 값은 양수이다. 예를 들어, 기화의 어휘는 긍정적이지만 응축의 어휘는 부정적입니다.

물질이 분자에 의해 한 단계에서 다른 분자로 변하기 때문에, 위상 전이 도중, 2상은 공존합니다; 그리고 물질의 온도는 열의 지속적인 공급에도 불구하고 일정하게 유지됩니다. 벌크의 전환이 완료되면 물질의 온도가 상승합니다.

닫힌 시스템에서 위상 전환이 발생하면 상대 전환이 동일한 속도로 발생하여 동적 평형 상태가 됩니다.