誤解:
状態変化中に温度が一定のままであるという考えは、一般的な観察から生じます。氷を加熱すると溶けますが、温度はすべての氷が溶けるまで0°C(32°F)にとどまります。同様に、沸騰水は、すべての水が蒸気に変わるまで100°C(212°F)にとどまります。
現実:
これらの位相の変化中に追加するエネルギーは、物質の *温度 *を増加させていません。代わりに、分子間の結合を破壊し、物質が物理状態を変えることができます。 これがどのように機能しますか:
* 融合熱: 固体を液体に溶かすのに必要なエネルギーは、「融合の熱」と呼ばれます。このプロセス中、エネルギーは、固定格子構造に分子を保持している剛性結合を破壊します。 分子は自由に動き回ることができますが、それらの平均運動エネルギー(温度を決定する)は増加しません。
* 蒸発熱: 液体をガスに蒸発させるのに必要なエネルギーは、「気化の熱」と呼ばれます。このエネルギーは、液体分子を一緒に保持している弱い結合を壊し、気体状態に逃げることができます。 繰り返しますが、エネルギーは状態を変えて、運動エネルギー(温度)を増加させません。
例:
ストーブの上に水の鍋を想像してみてください。熱をオンにすると、水はエネルギーを吸収し始めます。このエネルギーは、水分子の運動エネルギーを増加させ、温度が上昇します。しかし、水が100°Cに達すると、追加のエネルギーが水分子間の結合を破壊し、水を液体からガス(蒸気)に変えます。 この沸騰プロセス中、熱を追加し続けても、温度は100°Cのままです。
概要:
*温度は、分子の平均運動エネルギーの尺度です。
*相変化中、エネルギー入力は分子間の結合を破壊し、運動エネルギーを増加させません。
*したがって、物質全体が状態を変えるまで、相変化中は温度は一定のままです。