* 熱と温度: 熱は熱エネルギーの移動であり、温度は物質の分子の平均運動エネルギーの尺度です。
* ポテンシャルエネルギー: 分子のポテンシャルエネルギーは、原子間の結合内に保存されます。これらの絆を破るのに必要なエネルギーを表しています。
* 位相の変化: 物質に熱を追加すると、常に温度が上昇するとは限りません。代わりに、エネルギーを使用して、物質の状態(固体から液体、液体からガス)を変えることができます。
* 破壊債: 相変化中、追加の熱エネルギーは、固体または液体の構造で分子を一緒に保持する結合を破壊します。これにより、運動エネルギー(したがって、温度)を増加させることなく、分子のポテンシャルエネルギーが増加します。
例:
氷を暖めることを想像してみてください。
* 固体氷: 水分子は剛性構造にしっかりと詰め込まれています。それらは低い運動エネルギーを持っているため、低温になります。
* 融解: 熱を追加すると、エネルギーは氷の分子を一緒に保持している結合を壊します。分子はポテンシャルエネルギーを獲得しますが、それらの運動エネルギー(および温度)は、すべての氷が溶けるまで比較的一定のままです。
* 液体水: 水分子はより自由に移動できるようになりましたが、その平均運動エネルギー(および温度)は大幅に変化していません。
* 沸騰: さらなる加熱は、液体状態で水分子を一緒に保持する力を克服するのに十分なエネルギーを提供します。このエネルギーは、ガスに移行する際に分子のポテンシャルエネルギーを増加させるために使用されます。
キーポイント: 位相の変化中、追加の熱エネルギーは、その運動エネルギーではなく、分子のポテンシャルエネルギーを増加させます。これが、これらの遷移中に温度が一定のままである理由です。