相転移

物質は通常、固体、液体、気体の3つの相のいずれかで存在します。ある相から別の相に移行すると、分子の秩序と密接な保持方法が大きく変わります。

分子は、内部エネルギーがそれらをどちらの状態にもすることができるときに、異なる相間を遷移します。これは、より凝縮された状態での分子間力の強さや、物質に加えられる圧力などの要因に依存します。

温度は内部エネルギーの反映であるため、相転移点は多くの場合、特定の圧力での温度で表されます。

たとえば、水とアセトンを比較します。水は強い水素結合を示しますが、アセトン分子は弱い双極子-双極子力を示します。

引力が強いため、水を蒸気に変えるにはより多くの熱が必要です。これは、任意の圧力でアセトンの沸点が水の沸点よりも低い理由を説明しています。

相転移は分子ごとに起こるため、遷移中に相は共存します。

バルクの遷移が完了するまで、物質に熱が流れたり、物質から熱が流れたりしても、温度は変化しません。

水に熱が供給されるときも同様の観察が行われます。水の温度は沸点に達するまで上昇し、そこで液体と気体の2つの相が共存します。追加の加熱は、液体の水の温度をその沸点を超えて上昇させません。それどころか、それはより急速な沸騰を引き起こすだけです。

物質の1モルが温度変化なしにその遷移を完全に受けるために必要なエネルギーの変化は、その遷移のモル熱またはモルエンタルピーと呼ばれます。

物質が熱を吸収して遷移を起こすと、遷移のエンタルピーは正になり、吸熱プロセスになります。物質が熱を失う遷移は負のエンタルピー値を持ち、発熱性になります。

物質が閉鎖系の遷移点に保持されている場合、反対の遷移プロセスは動的平衡状態に達します。