تغييرات المرحلة

تلعب التحولات الطورية دورًا نظريًا وعمليًا مهمًا في دراسة تدفق الحرارة. في الذوبان أو الانصهار، تتحول المادة الصلبة إلى سائل؛ العملية المعاكسة هي التجميد. وفي التبخر، يتحول السائل إلى غاز؛ أما العملية المعاكسة فهي التكثيف.

تنصهر المادة أو تتجمد عند درجة حرارة تسمى نقطة انصهارها وتغلي أو تتكثف عند نقطة غليانها. تعتمد درجات الحرارة هذه على الضغط. يفضل الضغط المرتفع الشكل الأكثر كثافة للمادة، لذلك عادةً ما يؤدي الضغط المرتفع إلى رفع درجة الانصهار ونقطة الغليان، بينما يؤدي الضغط المنخفض إلى خفضهما.

على سبيل المثال، درجة غليان الماء هي 100 درجة مئوية عند 1.00 ضغط جوي. عند الضغوط الأعلى، تكون نقطة الغليان أعلى، وعند الضغوط المنخفضة تكون أقل. الاستثناء الرئيسي هو ذوبان وتجميد الماء.

تعتمد الطاقة المتضمنة في تغير الطور على عدد الروابط أو أزواج القوى وقوتها. ويتناسب عدد الروابط مع عدد الجزيئات، وبالتالي مع كتلة العينة. تُعرف الطاقة لكل وحدة كتلة اللازمة لتغيير المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، أو التي يتم إطلاقها عندما تتغير المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، باسم حرارة الانصهار. تُعرف الطاقة لكل وحدة كتلة مطلوبة لتغيير مادة من الطور السائل إلى الطور البخاري بحرارة التبخر. علاوة على ذلك، فإن الحرارة الكامنة للانصهار والحرارة الكامنة للتبخر هي ثوابت مادية يمكن تحديدها تجريبيا. هذه الثوابت "كامنة" أو مخفية، لأنه في تغيرات الطور، تدخل الطاقة إلى النظام أو تخرج منه دون التسبب في تغير درجة حرارة النظام؛ لذا، في الواقع، الطاقة مخفية.