Fasövergångar

Fasövergångar

En fasövergång är omvandlingen av ett ämne från ett tillstånd till ett annat.

Kemi

Nyckelord

tillståndsförändring, smältning, frysning, vår, indunstning, kondensation, sublimering, kristallisation, vätska, fastämne, gas, tillstånd av materia, fysikalisk egenskap, temperatur, tryck, omvandling, exoterm, endoterm, diffusion, termodynamik, kemi, Fysik, _javasolt

Relaterade objekt

Scener

Aggregationstillstånd

  • fast
  • flytande
  • gas

De flesta ämnen kan förekomma i naturen i fler än ett tillstånd. De tre grundläggande aggregationstillstånden är fast, flytande och gasformigt tillstånd. Forskare har också upptäckt andra aggregationstillstånd vilka kan förekomma under extrema förhållanden.

Vissa ämnen, som vatten till exempel, kan enkelt observeras i alla de tre grundläggande tillstånden. Andra ämnen, som helium, förekommer i ett tillstånd under normala förhållanden men kan omvandlas till andra tillstånd under särskilda omständigheter som till exempel under väldigt låga temperaturer eller väldigt högt tryck.

Den viktigaste skillnaden mellan ämnenas olika aggregationstillstånd är att, beroende på skillnader i temperaturförhållandena eller i tryck, attraheras partiklarna till varandra i olika stor grad.

Fast

Partiklar rör sig även i fasta ämnen men då oftast långsammare än i andra tillstånd. Dragningskraften mellan partiklarna är väldigt stark, därför skapas bindningar mellan dem, de hålls i en fast position i vilken de vibrerar.

Fasta ämnen har en definitiv volym och form.

Det finns två typer av fasta material: kristallina och amorfa. I ett kristallint fast ämne är partiklarna ordnade i ett regelbundet, upprepande mönster. Exempel på denna ty är is, diamant och grafit. I amorfa fasta ämnen är partiklarna arrangerade i ett oregelbundet mönster. Exempel på amorfa ämnen är vax, bitumen, glas och de flesta plaster.

Kristallina material har en exakt smältpunkt men det har inte amorfa material, de smälter istället gradvis.

Det finns ingen skarp gränsdragning mellan kristallina och amorfa material. Kristallina block kan förekomma i amorfa material. De flesta kristallina ämnen är inte monokristallina (bestående av en enda kristall) utan polykristallina, de utgörs av ett stort antal kristaller, sammanhållna av tunna lager av amorft material.

Flytande

Partiklarna rör sig snabbare i vätskor än i fasta ämnen men långsammare än i gasformiga ämnen.

Dragningskraften mellan partiklarna är svagare än den är i fasta material så partiklarna befinner sig inte i en fast position, de kan röra sig fritt inom substansen, men håller sig nära varandra.

Vätskor har en definitiv volym men ingen bestämd form så de formar sig efter behållaren. Några vätskor ändrar form lätt medan andra motstår deformation lite bättre, denna egenskap kallas viskositet. Enkelt uttryckt refererar viskositet till friktionen mellan vätskans partiklar. Det är lätt att tro att en mer viskös vätska är tjockare än en mer lättflytande vätska, men viskositeten har ingenting med densitet att göra. Ett exempel är olivolja, den är mer viskös än vatten men har en lägre densitet.

Det finns ingen skarp gräns mellan vätskor med mycket hög viskositet och amorfa fasta ämnen: glas kan till exempel både betraktas som ett amorft fast ämne och som en vätska med extremt hög viskositet.

Gas

I gasformiga ämnen är dragningskraften mellan partiklarna mycket mindre effektiv eftersom partiklarna rör sig så snabbt och är så långt ifrån varandra.

De flyger nästan fritt och kolliderar både med varandra och behållarens väggar.

Nettokraften hos partiklarna som träffar behållarens vägg detekteras som gastryck. Det betyder att gastrycket inte bara beror på massan utan även på hastigheten i partiklarnas rörelse.

Gaser har varken definitiv volym eller form, de fyller alltid upp det tillgängliga utrymmet och tar behållarens form.

Ånga hänvisar till ett ämne i gasfasen, det vill säga vid temperaturer över kokpunkten men under ämnets kritiska punkt. Ånga kan fortfarande kondenseras till vätska men gaser med temperaturer över den kritiska punkten kan inte det.

Vattenånga är vatten i gasfasen. Den bildas när vatten kokar eller förångas. Vattenångan är osynlig. Vi tänker ofta på det vita moln som bildas ovanför kokande vatten som vattenånga men detta moln består faktiskt av de synliga vattendroppar som bildas när ångan kondenseras.

Fasövergångar

  • fast
  • flytande
  • gas
  • smältning
  • frysning
  • kokning, avdunstning
  • kondensation
  • kristallisation
  • sublimering

Under fasövergångar sker inga kemiska förändringar i ämnet, partiklarna förändras alltså inte, men deras placering och hastighet förändras.

Ett specifikt ämnes aggregationstillstånd bestäms av temperaturen och trycket. En fasövergång kan induceras av förändringar i temperatur eller tryck. Is till exempel smälter när trycket ökar medan vatten kokar när trycket minskar.

Temperaturen vid vilken smältning sker kallas smältpunkten och temperaturen när kokning sker kallas kokpunkten. Båda har en stark koppling till tryck.

För de flesta materia kan både smältpunkten och kokpunkten definieras exakt - i förhållande till trycket givetvis - men för några amorfa ämnen är övergången mellan aggregationstillstånden kontinuerlig, de har alltså inte någon definitiv smältpunkt.

En direkt övergång kan uppstå mellan det fasta och det gasformiga tillståndet hos nästan alla material, de kan alltså övergå från fasta till gasformiga utan att gå igenom vätskefasen och omvänt.

Fasövergången under vilken ett fast ämne blir gasformigt kallas sublimering. Ett exempel på denna process är fasövergången från frusen koldioxid, så kallad torris, till gasform. Den omvända processen kallas deposition. Ett exempel på detta är när vattenånga på ett fönster förvandlas till frostkristaller på vintern.

Det finns två sorters fasövergångar från flytande form till gasform, avdunstning och kokning. Skillnaden mellan de två processerna är att avdunstning endast sker på vätskans yta och att den sker vid alla temperaturer. Vid kokning däremot formas avdunstningsbubblor inne i vätskan och dessa stiger till ytan. Detta kan bara ske vid en specifik temperatur, vätskans kokpunkt, då ångtrycket är högt nog för att kompensera för det atmosfäriska trycket.

Processer

  • smältning
  • frysning
  • kokning, avdunstning
  • kondensation
  • kristallisation
  • sublimering
  • värmeöverföring
  • värmeminskning

Berättarröst

De flesta ämnen kan förekomma i naturen i fler än ett tillstånd. De tre grundläggande aggregationstillstånden är fast, flytande och gasformigt tillstånd. Forskare har också upptäckt andra aggregationstillstånd vilka kan förekomma under extrema förhållanden.

Den viktigaste skillnaden mellan ämnenas olika aggregationstillstånd är att, beroende på skillnader i temperaturförhållandena eller i tryck, attraheras partiklarna till varandra i olika stor grad.

Partiklar rör sig även i fasta ämnen men då oftast långsammare än i andra tillstånd. Dragningskraften mellan partiklarna är väldigt stark, därför skapas bindningar mellan dem, de hålls i en fast position i vilken de vibrerar.

Fasta ämnen har en definitiv volym och form.

Partiklarna rör sig snabbare i vätskor än i fasta ämnen men långsammare än i gasformiga ämnen.

Dragningskraften mellan partiklarna är svagare än den är i fasta material så partiklarna befinner sig inte i en fast position, de kan röra sig fritt inom substansen, men håller sig nära varandra.

Vätskor har en definitiv volym men ingen bestämd form så de formar sig efter behållaren.

I gasformiga ämnen är dragningskraften mellan partiklarna mycket mindre effektiv eftersom partiklarna rör sig så snabbt och är så långt ifrån varandra.

De flyger nästan fritt och kolliderar både med varandra och behållarens väggar.

Nettokraften hos partiklarna som träffar behållarens vägg detekteras som gastryck. Det betyder att gastrycket inte bara beror på massan utan även på hastigheten i partiklarnas rörelse.

Gaser har varken definitiv volym eller form, de fyller alltid upp det tillgängliga utrymmet och tar behållarens form.

Under fasövergångar sker inga kemiska förändringar i ämnet, partiklarna förändras alltså inte, men deras placering och hastighet förändras.

Ett specifikt ämnes aggregationstillstånd bestäms av temperaturen och trycket. En fasövergång kan induceras av förändringar i temperatur eller tryck.

En direkt övergång kan uppstå mellan det fasta och det gasformiga tillståndet hos nästan alla material, de kan alltså övergå från fasta till gasformiga utan att gå igenom vätskefasen och omvänt.

Fasövergången under vilken ett fast ämne blir gasformigt kallas sublimering. Ett exempel på denna process är fasövergången från frusen koldioxid, så kallad torris, till gasform. Den omvända processen kallas deposition. Ett exempel på detta är när vattenånga på ett fönster förvandlas till frostkristaller på vintern.

Relaterade objekt

Avdunstning och kokning

Vad händer i en vätska under avdunstning och kokning? Vilka faktorer styr dess kokpunkt?

Hur fungerar en dammsugare?

Dammsugaren skapar ett partiellt vakuum och suger in damm med hjälp av den inkommande högtrycksluften.

Levande ljus

Levande ljus har använts för belysning sedan urminnes tider.

Smältning och frysning

Under frysning bildas vätebindningar mellan vattenmolekyler vilka resulterar i en kristallstruktur.

t-V-T diagram för ideala gaser

Sambandet mellan tryck, volym och temperatur för ideala gaser beskrivs av den ideala gaslagen.

Termometrar

Det finns olika typer av instrument för mätning av temperatur.

Vatten (H₂O)

Vatten är en mycket stabil förening av väte och syre. Det har en avgörande betydelse för alla livsformer och förekommer i naturen i flytande, fast och...

Ytspänning

Ytspänning är den egenskap hos en vätska som gör det möjligt för vätskan att uppnå den minsta möjliga ytarean.

Hur fungerar en hårtork?

Denna animation visar hur en hårtork fungerar.

Hur fungerar ett kylskåp?

Denna animation visar hur ett kylskåp fungerar.

Hur fungerar luftkonditionering?

En luftkonditioneringsapparat kyler den varma inomhusluften.

Added to your cart.