11.7: Hal Değişimleri: Buharlaşma ve Katılaşma

Bir sıvıda, moleküllerin termal hareketleri onları bir arada tutan moleküller arası kuvvetleri aştığı zaman, moleküller serbest kalır ve gaz hale gelir. Sıvıdan gaza bu geçiş, buharlaşma olarak bilinir ve iki koşul altında gerçekleşebilir:kaynamama veya kaynama. Kaynama durumunda, buharlaşma yalnızca yüzeyde ve sıvının kaynama noktasının altında gerçekleşir.

Bu, yüzey buharlaşması olarak adlandırılır ve genişleyen sıvıda buhar kabarcıkları oluşmadan gerçekleşir. Bunun aksine, sıvının kaynama noktasında buharlaşma meydana gelirse, genişleyen sıvıda buhar kabarcıkları oluşur ve işleme kaynama denir. Kaynama yüzey olayı değildir ve sıvının her noktasında meydana gelir.

Buharlaşma, sıcaklığa bağlı endotermik bir süreçtir:sağlanan ısı ne kadar büyükse, buharlaşma oranı o kadar yüksek olur. Bir mol sıvının buharlaşması için gereken enerji miktarına molar buharlaşma ısısı veya molar buharlaşma entalpisi denir. Buharlaşma endotermik bir süreç olduğundan, entalpi değeri her zaman pozitiftir.

Moleküller arası kuvvetler, buharlaşmanın molar entalpisini etkiler. Örneğin, su molekülleri arasındaki güçlü hidrojen bağları ağı nedeniyle, bir mol su, su buharına dönüşmek için önemli miktarda ısı enerjisine ihtiyaç duyar. Buna karşılık, aseton molekülleri arasındaki daha zayıf dipol-dipol kuvvetleri, mol ısı enerjisi başına yalnızca 31, 3 kilojul ile aşılabilir.

Buharlaşmanın tersine, yani gazdan sıvıya geçişe yoğunlaşma denir. Gaz molekülleri daha soğuk sıvı veya katı yüzeylerle çarpıştığında ısı kaybederler. Birden fazla çarpışma, önemli bir ısı kaybına neden olur ve moleküller sonuçta yoğunlaşır.

Bu nedenle yoğunlaşma ekzotermik bir süreçtir. Yoğuşma entalpisi negatif olmasına rağmen, büyüklüğü buharlaşma entalpisi ile aynıdır. Kapalı bir sistemde zıt geçişler buharlaşma ve yoğunlaşma meydana geldiğinde, sistem buhar sıvı dengesi adı verilen dinamik bir denge durumuna ulaşır.