Cambiamenti di stato

Le transizioni di stato giocano un ruolo teorico e pratico importante nello studio del flusso di calore. Nello scioglimento o fusione, un solido diventa un liquido; il processo opposto è il congelamento. Nell'evaporazione, un liquido diventa un gas; il processo opposto è la condensazione.

Una sostanza si scioglie o congela ad una temperatura chiamata punto di scioglimento o bolle o condensa al suo punto di ebollizione. Queste temperature dipendono dalla pressione. L'alta pressione favorisce la forma più densa di una sostanza, così tipicamente, l'alta pressione alza il punto di scioglimento e di ebollizione, la bassa pressione li abbassa.

Per esempio, il punto di ebollizione dell'acqua è 100°C ad 1atm. A pressioni più elevate, il punto di ebollizione è più alto, e a pressioni più basse, è minore. L'eccezione più importante è il punto di scioglimento o congelamento dell'acqua.

L'energia richiesta in un cambiamento di stato dipende dal numero di legami o coppie forzate e dalla loro forza. Il numero di legami è proporzionale al numero di molecole e, pertanto, alla massa del campione. L'energia per unità di massa richiesta per cambiare una sostanza da uno stato solido a quello liquido, o rilasciata quando una sostanza cambia da liquida a solida, è conosciuta come il calore di fusione. L'energia per unità di massa richiesta per cambiare una sostanza dallo stato liquido a quello aeriforme è conosciuta come calore di vaporizzazione. Inoltre, il calore di fusione latente e il calore di vaporizzazione latente sono costanti materiali che possono essere sperimentalmente determinati. Queste costanti sono “latenti”, o nascoste, perché, in fase di cambiamento, l'energia entra o esce da un sistema senza causare un cambiamento di temperatura, quindi, in effetti, l'energia è nascosta.