Halmazállapot-változások

Halmazállapot-változások

A gáz, folyékony és szilárd halmazállapotok közötti átmenet a halmazállapot-változás.

Kémia

Címkék

halmazállapot-változás, olvadás, fagyás, forrás, párolgás, lecsapódás, szublimáció, kristályképződés, cseppfolyós, szilárd, gáz, halmazállapot, fizikai tulajdonság, hőmérséklet, nyomás, átalakulás, exoterm, endoterm, diffúzió, hőtan, kémia, fizikai, _javasolt

Kapcsolódó extrák

Jelenetek

Halmazállapotok

  • szilárd
  • folyékony
  • gáz

A legtöbb anyag a természetben többféle halmazállapotban is előfordulhat. A legismertebb három halmazállapot: a szilárd, a folyékony és a gáz.
A tudomány számon tart még egyéb halmazállapotokat is, melyek extrém körülmények között valósulnak meg.

Bizonyos anyagok - például a víz - mindhárom halmazállapotukban könnyen megfigyelhetők, míg más anyagok - például a hélium - normál körülmények között csak az egyik állapotban ismertek, de nagyon alacsony hőmérsékleten vagy nagyon nagy nyomáson képes más halmazállapotba is kerülni.

A halmazállapotok között a leglényegesebb különbség az, hogy az eltérő hőmérséklet vagy nyomás miatt a részecskék közötti vonzás jobban vagy kevésbé érvényesül.

Szilárd

Szilárd anyagban is mozognak az anyagot alkotó részecskék, de általában lassabban mint a többi halmazállapotban. Ezért jobban érvényesül a részecskék közötti vonzás, így azok kötött állapotba kerülnek, rögzített helyük van, ott végeznek rezgésszerű mozgást. A szilárd anyagnak állandó térfogata és alakja van.

A szilárd anyag kétféle lehet: kristályos vagy amorf. Kristályos szerkezetű anyagban a részecskék jól követhető geometriai rendben helyezkednek el. Ilyen például a jég, a gyémánt, a grafit.
Az amorf szerkezetű anyagban nem érvényesül jól meghatározott geometriai szabályosság, ilyen a viasz, a bitumen, az üveg és a legtöbb műanyag.
A kristályoknak jól meghatározott olvadáspontjuk van, míg az amorf anyagok fokozatosan lágyulnak.
A kristályos és az amorf tulajdonságú szilárd anyagok között nincs éles átmenet, az amorf anyagban is kialakulhatnak kristályos szerkezetű részek, és a kristályok sem mindig "egykristályok", hanem kristályszemcsékből álló konglomerátumok.

Folyékony

A folyékony halmazállapotú anyagban a részecskék gyorsabban mozognak, mint a szilárd anyagban, de lassabban, mint a gázban.
Ebből következik, hogy a közöttük lévő vonzás annyiban érvényesül, hogy nem tudnak ugyan eltávolodni egymástól, viszont nincs állandó helyük, egymáson elgördülve szabadon mozoghatnak a folyadékon belül.
A folyékony anyag felveszi a tárolóedény alakját, állandó formája nincs, viszont térfogata nagyjából állandó.

Vannak folyadékok, melyek könnyebben változtatják az alakjukat, és vannak olyanok, melyeket nehezebb formálni.
A víz például folyékonyabb, mint a méz vagy az olaj.
Ez a tulajdonság, a viszkozitás - más néven belső súrlódás - nem azonos a sűrűséggel, noha a köznyelvben gyakran keverjük a két fogalmat. A nagyon nagy viszkozitású folyadékok és az amorf szilárd anyagok között nincs éles különbség, az üveget például tekinthetjük nagyon lassan folyó folyadéknak is.

Gáz

A gáz halmazállapotú - vagy más néven légnemű - anyagban a részecskék annyira gyorsan mozognak, és annyira messze vannak egymástól, hogy a közöttük lévő vonzóerő nem tud érvényesülni.
Gyakorlatilag szabadon röpködnek, közben ütköznek egymással és a tárolóedény falával. A tartályra záporozó ütközések kívülről nézve egyenletes nyomásnak hatnak, a gáz tehát nyomással rendelkezik, ami nem csak a súlyából fakad, hanem a részecskék szapora mozgásából is. A gázok nem rendelkeznek sem állandó alakkal, sem állandó térfogattal, mindig kitöltik a rendelkezésükre álló teret.

Gyakran beszélünk gőzökről is. Gáz és gőz között az a hasonlóság, hogy mindkettő légnemű halmazállapota egy anyagnak, de a gőz hőmérséklete még nem ért el egy bizonyos, az anyagra jellemző kritikus hőmérsékletet, ezért összenyomással az még cseppfolyósítható, viszont a kritikus hőmérsékletnél melegebb gázt már nem lehet összenyomni folyadékká.
A hétköznapi életben a melegvíz fölött látható ködszerű párát is gyakran nevezzük gőznek, pedig az nem gőz, hanem számtalan apró lecsapódott vízcsepp, melyeken megtörik a fény, ezért átlátszatlan. Ellenben a gőz is és a gáz is átlátszó.

Halmazállapot-változások

  • szilárd
  • folyékony
  • gáz
  • olvadás
  • fagyás
  • forrás, párolgás
  • lecsapódás
  • deszublimáció
  • szublimáció

Halmazállapot-változás során az anyagban nem történik kémiai változás, ugyanazok a részecskék építik fel továbbra is, pusztán a részecskék elhelyezkedése és mozgása változik meg.
Az, hogy egy adott anyag milyen állapotban van, azt a hőmérséklet és a nyomás határozza meg.
Halmazállapot-változást elő lehet idézni a hőmérséklet változtatásával is, és a nyomás változtatásával is.

Például a jég megolvad a nyomás növelésével, a víz pedig felforr a nyomás csökkentésének a hatására.
Azt a hőmérsékletet, ahol az olvadás megtörténik, olvadáspontnak nevezzük, a forrás bekövetkeztéhez szükséges hőmérsékletet pedig forráspontnak, de mindkettő erősen függ tehát a nyomástól.
A legtöbb anyagnál mindkét hőmérsékleti pont jól meghatározható - persze a nyomás függvényében -, de vannak amorf anyagok, ahol folytonos az átmenet a halmazállapotok között, tehát például nincs egyértelmű olvadáspontjuk.

A szilárd és a gáz halmazállapot között szinte minden anyagnál létezik közvetlen átmenet is, nem szükséges a folyékony fázison átmenni, miközben a szilárdból légnemű lesz, vagy fordítva. Amikor szilárdból légnemű anyag lesz, a folyamatot szublimációnak hívjuk. Szublimál például a szárazjég, illetve a kámfor. Az ellenkező irányú folyamat a deszublimáció, de hívják kicsapódásnak vagy kristályosodásnak is.

A folyadékból a légneműbe zajló átmenet kétféle is lehet: párolgás és forrás. A kettő folyamat között az a különbség, hogy a párolgás csak a folyadék felszínén történik, és bármilyen hőmérsékleten megfigyelhető.
A forrás során viszont a folyadék belsejében keletkeznek gőzbuborékok, és jönnek a felszínre, ennek bekövetkezte csak egy bizonyos hőmérsékleten lehetséges, a forrásponton, mikor a buborékokban kialakuló gőz nyomása elég nagy ahhoz, hogy ellensúlyozza a légköri nyomást.

Folyamatok

  • olvadás
  • fagyás
  • forrás, párolgás
  • lecsapódás
  • deszublimáció
  • szublimáció
  • hőközlés
  • hőelvonás

Narráció

A legtöbb anyag a természetben többféle halmazállapotban is előfordulhat. A legismertebb három halmazállapot: a szilárd, a folyékony és a gáz. A tudomány számon tart még egyéb halmazállapotokat is, melyek extrém körülmények között valósulnak meg.

A halmazállapotok között a leglényegesebb különbség az, hogy az eltérő hőmérséklet vagy nyomás miatt a részecskék közötti vonzás jobban vagy kevésbé érvényesül.

Szilárd anyagban is mozognak az anyagot alkotó részecskék, de általában lassabban mint a többi halmazállapotban. Ezért jobban érvényesül a részecskék közötti vonzás, így azok kötött állapotba kerülnek, rögzített helyük van, ott végeznek rezgésszerű mozgást. A szilárd anyagnak állandó térfogata és alakja van.

A folyékony halmazállapotú anyagban a részecskék gyorsabban mozognak, mint a szilárd anyagban, de lassabban, mint a gázban. Ebből következik, hogy a közöttük lévő vonzás annyiban érvényesül ugyan, hogy nem tudnak eltávolodni egymástól, viszont nincs állandó helyük, egymáson elgördülve szabadon mozoghatnak a folyadékon belül. A folyékony anyag felveszi a tárolóedény alakját, állandó formája nincs, viszont térfogata nagyjából állandó.

A gáz halmazállapotú - vagy más néven légnemű - anyagban a részecskék annyira gyorsan mozognak, és annyira messze vannak egymástól, hogy a közöttük lévő vonzóerő nem tud érvényesülni.
Gyakorlatilag szabadon röpködnek, közben ütköznek egymással és a tárolóedény falával. A tartályra záporozó ütközések kívülről nézve egyenletes nyomásnak hatnak, a gáz tehát nyomással rendelkezik, ami nem csak a súlyából fakad, hanem a részecskék szapora mozgásából is. A gázok nem rendelkeznek sem állandó alakkal, sem állandó térfogattal, mindig kitöltik a rendelkezésükre álló teret.

Halmazállapot-változás során az anyagban nem történik kémiai változás, ugyanazok a részecskék építik fel továbbra is, pusztán a részecskék elhelyezkedése és mozgása változik meg. Az, hogy egy adott anyag milyen állapotban van, azt a hőmérséklet és a nyomás határozza meg.
Halmazállapot-változást elő lehet idézni a hőmérséklet változtatásával is, és a nyomás változtatásával is.

A szilárd és a gáz halmazállapot között szinte minden anyagnál létezik közvetlen átmenet is, nem szükséges a folyékony fázison átmenni, miközben a szilárdból légnemű lesz, vagy fordítva. Amikor szilárdból légnemű anyag lesz, a folyamatot szublimációnak hívjuk. Szublimál például a szárazjég, illetve a kámfor. Az ellenkező irányú folyamat a deszublimáció, de hívják kicsapódásnak vagy kristályosodásnak is.

Kapcsolódó extrák

Felületi feszültség

A felületi feszültség a folyadékok azon alapvető sajátsága, hogy a lehető legkisebb fajlagos felületű alakzatot igyekeznek felvenni.

Gyertya égése

A gyertyát az ókor óta használja az emberiség világításra.

Hogyan működik a porszívó?

A porszívó enyhe vákuumot létrehozva, a benyomuló magasabb nyomású levegő segítségével gyűjti össze a port.

Hőmérők

A hőmérséklet mérésére különböző hőmérőket használhatunk.

Ideális gázok pVT-diagramja

Az ideális gázok nyomása, térfogata és hőmérséklete közötti kapcsolatot az egyesített gáztörvény adja meg.

Olvadás és fagyás

A vízmolekulák között a fagyás során hidrogénkötések alakulnak ki, és kristályos szerkezet jön létre.

Párolgás-forrás

Mi játszódik le a folyadékban a forrás és a párolgás során? Mitől függ a folyadék forráspontja?

Víz (H₂O)

A víz hidrogén és oxigén nagyon stabil vegyülete, mely az élethez nélkülözhetetlen. A természetben mindhárom halmazállapotban előfordul.

Hogyan működik a hajszárító?

Az animáció bemutatja a hajszárító felépítését és működésének fizikai magyarázatát.

Hogyan működik a hűtőgép?

Az animáció segítségével megismerhetjük a hűtőgép szerkezetét és működését.

Hogyan működik a légkondicionáló?

A légkondicionáló berendezés a belső térből hőt von el, amit a külső térben ad le.

Kosárba helyezve!