Back to chapter

11.7:

מעברי פאזה: אידוי ועיביוי

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Phase Transitions: Vaporization and Condensation

Languages

Share

בנוזל, כשהתנועות התרמיות של מולקולות גוברות על כוחות בין-מולקלוריים הקושרות אותן זו לזו, המולקולות משתחררות ועוברות למצב הגז. מעבר זה מנוזל לגז מכונה אידוי והוא יכול להתרחש בשני מצבים:אי רתיחה או רתיחה. מצב האי רתיחה, אידוי מתרחש רק על פני השטח ומתחת לנקודת הרתיחה של הנוזל.תהליך זה נקרא אידוי שטח פנים ומתרחש ללא היווצרות בועות אדים בצבר הנוזל. לעומת זאת, אם אידוי מתרחש בנקודת הרתיחה של הנוזל, בועות אדים נוצרות בצבר הנוזל, והתהליך נקרא רתיחה. רתיחה אינה תופעה המתקיימת על פני השטח אלא מתרחשת בכל הנקודות בתוך הנוזל.אידוי הוא תהליך תלוי טמפרטורה אנדותרמי:ככל שהחום המסופק רב יותר, כך גובר קצב האידוי. כמות האנרגיה הנדרשת לאדות מול אחד של נוזל נקרא חום האידוי המולרי או אנתלפיית האידוי המולרית. כיוון שאידוי הוא תהליך אנדותרמי, ערך האנתלפיה שלו תמיד חיובי.כוחות בין-מולקולריים משפיעים על האנתלפיה המולרית של אידוי. לדוגמה, בגלל רשת הקשרים החזקים במימן בין מולקולות מים, מול אחד של מים דורש כמות משמעותית של אנרגיית חום כ-40.65 קילוג’ול להפיכה לאדי מים. לשם השוואה, ניתן להתגבר עלֿכוחות דיפול-דיפול החלשים יותר בין מולקולות אצטון באמצעות 31.3 קילוג’ול למול בלבד של אנרגיית חום.ההפך מאידוי, כלומר המעבר מגז לנוזל נקרא עיבוי. כשמולקולות גז מתנגשות עם משטחי נוזלים או מוצקים קרירים יותר הן מאבדות חום. התנגשויות מרובות גורמות לאובדן משמעותי של חום ובסופו של דבר, להתעבות של המולקולות.אם כן, עיבוי הוא תהליך אקסותרמי. למרות שהאנתלפיה של עיבוי היא שלילית, עוצמתה שווה לאנתלפיה של אידוי. כשהשינויים המנוגדים, אידוי ועיבוי, מתרחשים במערכת סגורה, המערכת מגיעה למצב של שיווי משקל דינמי בין אדים לנוזלים.

11.7:

מעברי פאזה: אידוי ועיביוי

The physical form of a substance changes on changing its temperature. For example, raising the temperature of a liquid causes the liquid to vaporize (convert into vapor). The process is called vaporization—a surface phenomenon. Vaporization occurs when the thermal motion of the molecules overcome the intermolecular forces, and the molecules (at the surface) escape into the gaseous state. When a liquid vaporizes in a closed container, gas molecules cannot escape. As these gas phase molecules move randomly about, they will occasionally collide with the surface of the condensed phase, and in some cases, these collisions will result in the molecules re-entering the condensed phase. The change from the gas phase to the liquid is called condensation.

Vaporization is an endothermic process. The cooling effect is evident after a swim or a shower. When the water on the skin evaporates, it removes heat from the skin and cools the skin. The energy change associated with the vaporization process is the enthalpy of vaporization, ΔHvap. For example, the vaporization of water at standard temperature is represented by:

Eq1

The reverse of an endothermic process is exothermic. And so, the condensation of a gas releases heat:

Eq1

Vaporization and condensation are opposing processes; consequently, their enthalpy values are identical with opposite signs. While the enthalpy of vaporization is positive, the enthalpy of condensation is negative.

Different substances vaporize to different extents (depending on the strengths of their IMFs) and hence display different enthalpy of vaporization values. Relatively strong intermolecular attractive forces between molecules result in higher enthalpy of vaporization values. Weak intermolecular attractions present less of a barrier to vaporization, yielding relatively low values of enthalpies of vaporization.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 10.3: Phase Transitions.