제 10 장. 고체 및 액체

  1. 단계 변경 중에 어떤 일이 발생하는지 설명하십시오.
  2. 상 변화에 필요한 에너지 변화를 계산하십시오.

물질은 온도 변화 때문에 종종 위상을 변화시킬 수 있습니다. 낮은 온도에서,대부분의 물질은 고체;온도가 증가함에 따라,그들은 액체가된다; 더 높은 온도에서 여전히 그들은 기체가됩니다.

고체가 액체가되는 과정을 용융이라고합니다(때때로 볼 수있는 오래된 용어는 융합입니다). 반대 과정,고체가 되는 액체는,응고에게 불립니다. 모든 순수한 물질의 경우,용융이 발생하는 온도(융점으로 알려져 있음)는 그 물질의 특징입니다. 그것은 액체로 녹기 위하여 고체를 위한 에너지를 요구합니다. 모든 순수한 물질에는 고체에서 액체로 변화해야하는 일정량의 에너지가 있습니다. 이 양은 물질의 융합(또는 융합 열)의 엔탈피라고하며,다음과 같이 표시됩니다. 일부 ΔHfus 값은 표 10.2″Enthalpies 의 융합을 위한 다양한 물질”;다고 가정한 값은 녹는점의 물질이다. 따라서 우리는 얼마나 많은 에너지가 관련되어 있는지 알기 위해 물질의 양을 알아야 합니다. 이 숫자는 항상 양수로 표로 작성됩니다. 그러나,그것은 용융과 응고 과정 모두에 사용될 수 있으며,용융은 항상 흡열 적이라는 것을 명심하는 한(그래서 응고는 양수 일 것입니다),응고는 항상 발열 적입니다(그래서 응고는 음수 일 것입니다).

테이블 10.2Enthalpies 의 융합을 위한 각종 물질
물질(녹는점) ΔHfus(kJ/mol)
물(0°C) 6.01
알루미늄(660°C) 10.7
벤젠(5.5°C) 9.95
에탄올(-114.3°C) 5.02
수은(-38.8°C) 2.29

은 무엇인 에너지 변경할 때 45.7g H2O 에서 녹 0°C?

해결책

물 2 의 물은 6.01 킬로/몰이다. 그러나 우리의 양은 몰이 아닌 그램 단위로 제공되므로 첫 번째 단계는 물 18.0 그램/몰의 몰 질량을 사용하여 그램을 몰로 변환하는 것입니다. 그런 다음 우리는 변환 계수로 제 2 차 변환 계수를 사용할 수 있습니다. 물질이 녹기 때문에,과정은 흡열 입니다,그래서 에너지 변화에는 긍정적인 신호가 있을 것입니다.

45.7\18.0 텍스트 왼쪽(6.01 텍스트 케이제이즈)15.3 텍스트 케이제이즈 15.3 텍스트 케이제이즈 15.3 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 15.3 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 15.3 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트 케이제이즈 18.0 텍스트}

부호가 없으면 숫자는 양수로 간주됩니다.

자신을 테스트

에너지 변화는 무엇입니까?

답변

-13.8

녹는동안에,에너지는 물질의 단계를 변화하기에 독점적으로 간다;그것은 물질의 온도를 변화하기로 가지 않는다. 따라서 녹는 것은 물질이 같은 온도로 유지되기 때문에 등온 과정입니다. 모든 물질이 녹을 때만 추가 에너지가 온도를 변화시킵니다.

고체가 액체가 되면 어떻게 됩니까? 고체에서는,분자간 힘이 입자의 에너지에 의해 극복될 수 없기 때문에 개인적인 입자는 그 자리에 찔립니다. 더 많은 에너지가 공급 될 때(예:,온도를 올림으로써),입자가 이동할 수있는 충분한 에너지를 가지고 있지만 분리 할 수있는 충분한 에너지가 아닌 점이 있습니다. 이것은 액체 상입니다:입자는 여전히 접촉하지만 서로 이동할 수 있습니다. 이것은 액체가 용기의 모양을 가정 할 수있는 이유를 설명합니다:입자가 움직이며 중력의 영향을 받아 가능한 가장 낮은 부피를 채 웁니다(액체가 무중력 환경에 있지 않는 한-그림 10.16″액체 및 중력”참조).

그림 10.16″액체와 중력. 이 중력에 의해 아래쪽으로 그려지고 입자가 서로를 통해 슬라이드로”()액체는 용기의 바닥을 채 웁니다. (비)무중력 환경에서 액체 수레. 입자들은 여전히 액체 단계에 있기 때문에 서로 미끄러지지만,이제는 그들을 끌어 내릴 중력이 없습니다.

액체와 기체 사이의 상 변화는 고체와 액체 사이의 상 변화와 유사하다. 특정 온도에서 액체의 입자는 가스가 되기에 충분한 에너지를 가지고 있습니다. 액체가 기체가 되는 과정을 비등(또는 증기화)이라고하며,기체가 액체가되는 과정을 응축이라고합니다. 그러나 고체/액체 변환 공정과 달리 액체/가스 변환 공정은 가스가 압력에 의해 강하게 영향을 받기 때문에 액체에 대한 주변 압력에 의해 눈에 띄게 영향을받습니다. 즉,액체가 기체가 되는 온도,즉 끓는점은 주변 압력에 따라 변할 수 있습니다. 따라서 우리는 주변 압력이 정확히 1 기압 또는 760 토르 일 때 액체가 기체로 변하는 온도로 정상적인 끓는점을 정의합니다. 달리 명시되지 않는 한,끓는점은 1 기압의 압력이라고 가정합니다.

고체/액체 상 변화와 마찬가지로,액체/가스 상 변화는 에너지를 포함한다. 액체를 기체로 전환시키는 데 필요한 에너지의 양을 기화 엔탈피(또는 기화 열)라고하며,다음과 같이 표시됩니다. 표 10.3″다양한 물질에 대한 기화 엔탈피”에 나열된 일부 화학 물질 값은 다음과 같습니다.; 이 값은 물질의 정상적인 끓는점 온도에 대한 것으로 가정되며,이는 또한 표에 나와 있습니다. 그래서 우리는 얼마나 많은 에너지가 관련되어 있는지 알기 위해 물질의 양을 알아야합니다. 2015 년 11 월 15 일에 확인함. 그것은 비등 및 응축 과정 둘 다를 위해 응축은 항상 발열 인 그러나 당신이 비등하는 것이 항상 흡열(이렇게 제 2 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의 제 3 의

표 10.3Enthalpies 의 증발을 위해 다양한 물질
물질(일반 끓는점) ΔHvap(kJ/mol)
물(100°C) 40.68
브롬(59.5°C) 15.4
벤젠(80.1°C) 30.8
에탄올(78.3°C) 38.6
수은(357°C) 59.23

은 무엇인 에너지 변경할 때 66.7g Br2(g)응축기에서 액체 59.5°C?

해결책

이것이 응축 과정이라 할지라도,에너지를 빼내야 한다는 것을 깨닫는 한,우리는 여전히 100%의 숫자 값을 사용할 수 있으므로 100%의 값은 음수가 될 것입니다. 에너지 변화의 크기를 결정하기 위해,우리는 먼저 몰 2 의 양을 변환해야합니다. 그런 다음 우리는 변환 계수로 다음과 같이 사용할 수 있습니다.

66.7\159.8 텍스트(15.4 텍스트(15.4 텍스트))오른쪽)=6 입니다.43\텍스트{}

이 과정은 발열이기 때문에 실제 값은 음수가됩니다.

자신을 테스트

에너지 변화는 무엇입니까?

답변

689 킬로제이

녹는 것과 마찬가지로,끓는 에너지는 물질의 위상을 변화시키는 데만 사용됩니다;그것은 물질의 온도를 변화시키는 데 들어 가지 않습니다. 그래서 끓는 것은 또한 등온 과정입니다. 모든 물질이 끓었을 때만 추가 에너지가 온도를 변화시킵니다.

액체가 기체가 되면 어떻게 됩니까? 우리는 이미 액체가 서로 접촉하는 입자로 구성되어 있음을 확립했습니다. 액체가 기체가 될 때,입자는 각 입자가 공간에서 자신의 길을 가고,서로 분리됩니다. 이것은 가스가 그들의 콘테이너를 채워 경향이 있는 방법 이다. 실제로,가스 단계에서 대부분의 부피는 빈 공간이며,부피의 약 1,000 분의 1 만이 실제로 물질에 의해 흡수됩니다(그림 10.17″액체 및 가스”참조). 이 가스의 특성은 왜 압축 될 수 있는지,6 장”가스”에서 고려되는 사실을 설명합니다.

그림 10.17 액체 및 가스. 에(에이),입자는 액체이다;입자는 접촉하지만,또한 서로 이동할 수 있습니다. 에(비),입자는 가스,그리고 부피의 대부분은 실제로 빈 공간입니다. 입자는 확장되지 않습니다;현실에서,입자를 나타내는 점은 묘사 된 바와 같이 약 1 천분의 일이 될 것입니다.

어떤 상황에서는 고체상이 액상을 거치지 않고 가스상으로 직접 전이 할 수 있으며 기체는 직접 고체가 될 수 있습니다. 고체 대 가스 변화는 승화라고하며,역 과정은 증착이라고합니다. 승화는 다른 위상 변화와 마찬가지로 등온선입니다. 승화 중에 측정 가능한 에너지 변화가 있습니다.이 에너지 변화를 승화의 엔탈피라고하며,다음과 같이 표시됩니다. 다른 엔탈피 변경과 다른 엔탈피 변경 사이의 관계는 다음과 같습니다:

ΔHsub=ΔHfus+ΔHvap

등과 같은,ΔHsub 은 항상 표 될 수 있기 때문에 단순히 계산 ΔHfus 및 ΔHvap.

승화의 몇 가지 일반적인 예가 있습니다. 잘 알려진 제품—드라이 아이스-는 실제로 고체 이산화탄소입니다. 이 승화되기 때문에 드라이 아이스는 건조,고체는 액체 단계를 우회하고 가스 단계로 바로가는. 승화는-77 의 온도에서 발생합니다. 만약 당신이 냉동 실에 얼음 조각 시간이 지남에 작은 얻을 하는 경향이,그것은 단단한 물 매우 천천히 승화 하기 때문에. “냉동고 화상”은 실제로 화상이 아니며 고기와 같은 특정 음식이 승화 때문에 고형 물 함량을 천천히 잃을 때 발생합니다. 음식은 여전히 좋은,하지만 식욕을 돋 우지 보인다. 냉장고의 온도를 감소시킴것은 단단한 물 승화를 감속할 것이다.

화학 방정식을 사용하여 위상 변화를 나타낼 수 있습니다. 이러한 경우 물질에 상 라벨을 사용하는 것이 중요합니다. 예를 들어,액체 상태의 물을 만들기 위해 얼음이 녹는 화학 방정식은 다음과 같습니다:

물(들)물(들)

화학적 변화는 일어나지 않지만 물리적 변화가 일어나고 있습니다.

가열 곡선

추가 된 열의 양 대 온도의 플롯은 가열 곡선으로 알려져 있습니다(그림 10.18 참조). 이들은 일반적으로 주어진 물질에 대한 위상 변화와 엔탈피 사이의 관계를 시각적으로 보여주기 위해 사용됩니다.

일반 가열 곡선 다이어그램.
그림 10.18″일반 가열 곡선 다이어그램.”

그림 10.18 에서 고체는 운동 에너지를 얻고 열이 추가됨에 따라 결과적으로 온도가 상승합니다. 녹는 점에서,추가된 열은 운동 에너지를 증가하는 대신에 고체의 매력적인 분자간 힘을 끊기 위하여 이용되고,그러므로 온도는 일정하게 남아 있습니다. 모든 고체가 녹은 후에 다시 한 번 추가 된 열은 끓는점까지 액체 분자의 운동 에너지(및 온도)를 증가시킵니다. 끓는점에서,다시 한번,추가 된 열은 운동 에너지를 공급하는 대신 매력적인 분자간 힘을 파괴하는 데 사용되며,모든 액체가 기체로 전환 될 때까지 온도는 일정하게 유지됩니다.

  • 상 변화는 물질의 두 단계 사이에서 발생할 수 있습니다.
  • 모든 위상 변화는 에너지의 동시 변화와 함께 발생합니다.
  • 모든 위상 변화는 등온이다.
  1. 용융 및 응고의 차이점은 무엇입니까?
  2. 끓는 것과 응축의 차이점은 무엇입니까?
  3. 고체가 액체가 될 때의 분자 변화를 설명한다.
  4. 액체가 기체가 될 때의 분자 변화를 설명한다.
  5. 78.0 그램이 -38.8 에서 녹을 때 에너지 변화는 무엇입니까?
  6. 30.8 그램의 알이 660 에서 고형화 될 때 에너지 변화는 무엇입니까?
  7. 은 무엇인 에너지 변경할 때 111g Br2 에서 끓여 59.5°C?
  8. 물 98.6 그램이 100 에서 응축 될 때 에너지 변화는 무엇입니까?
  9. 다음 문은 각각 올바르지 않습니다. 그래서 그들은 올바른 그들을 다시 작성 합니다.
    1. 상 변화 동안 온도 변화.
    2. 액체가 기체가 되는 과정을 승화라고 한다.
  10. 다음 문은 각각 올바르지 않습니다. 그래서 그들은 올바른 그들을 다시 작성 합니다.
    1. 가스의 부피는 약 10%의 물질만을 포함하고 나머지는 빈 공간이다.
    2. ΔHsub 같 ΔHvap.
  11. 원소 나트륨의 용융에 대한 화학 방정식을 작성하십시오.
  12. 벤젠의 응고에 대한 화학 방정식을 작성하십시오.
  13. 이산화탄소 승화에 대한 화학 방정식을 작성하십시오.
  14. 프로판올의 끓음에 대한 화학 방정식을 작성하십시오.
  15. 물 2 의 물은 무엇입니까? (힌트:표 10.2″다양한 물질에 대한 융합 엔탈피”및 표 10.3″다양한 물질에 대한 기화 엔탈피”를 참조하십시오.)
  16. 이 ΔHsub 의 I2 은 60.46kJ/mol 하는 동안,그것의 ΔHvap 은 41.71kJ/mol. 이 두 가지 주요 기능은 다음과 같습니다.

답변

  1. 용융은 고체에서 액체로의 상 변화 인 반면 응고는 액체에서 고체로의 상 변화입니다.
  1. 분자들은 서로 움직일 수 있는 충분한 에너지를 가지고 있지만 서로 완전히 분리되기에는 충분하지 않습니다.
  1. 890 제이
  1. 10.7 케이제이는
    1. 상 변화 중에 온도가 변하지 않습니다.
    2. 액체가 기체가 되는 과정을 비등이라고 하며,고체가 기체가 되는 과정을 승화라고 한다.
  1. Na(s)→Na(ℓ)
  1. CO2(s)→CO2(g)
  1. 46.69 케제이/몰

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