ViewWiki

שיעור 2 מתוך 5

מעברי מצב.

כ־25 דקות · 5 שאלות תרגול

היתוך, רתיחה, אידוי, עיבוי והמראה: מה קורה לחלקיקים בכל מעבר, לאן הולכת האנרגיה, ולמה הטמפרטורה עומדת במקום כל עוד המים רותחים.

שלב 1 מתוך 5 · שישה מעברים

שלב 1 מתוך 5

שישה מעברים

לכל מעבר בין מצבי הצבירה יש שם. מחממים: מוצק נמס לנוזל (היתוך), נוזל הופך לגז (אידוי, ובנקודת הרתיחה רתיחה). מקררים: גז מתעבה לנוזל (עיבוי), נוזל קופא למוצק (קיפאון). יש חומרים שמדלגים על הנוזל: מוצק שהופך ישר לגז עובר המראה, וגז שהופך ישר למוצק עובר ריבוץ.

בכל המעברים האלה המולקולות נשארות אותן מולקולות. מעבר מצב הוא שינוי פיזיקלי: משתנים רק הסידור והתנועה של החלקיקים. שנו את טמפרטורה בסצנה, והסתכלו על הקרח שנמס ועל המים שמתאדים.

לשאלה

שלב 2 מתוך 5

היתוך דורש אנרגיה

כדי לשחרר חלקיק מהסריג צריך לעבוד נגד המשיכה של שכניו. לכן היתוך קולט אנרגיה, גם כשהטמפרטורה לא עולה: קרח ומים יחד נשארים ב־0 °C עד שכל הקרח נמס. כל האנרגיה הולכת לניתוק, לא להאצה. כשמים קופאים, אותה אנרגיה משתחררת בחזרה.

הכמות גדולה מכפי שנדמה. השוו אותה לאנרגיה שמחממת מים.

לשאלה

שלב 3 מתוך 5

רתיחה

אידוי קורה מפני השטח של הנוזל, בכל טמפרטורה. רתיחה היא אידוי מתוך כל הנוזל: בנקודת הרתיחה המולקולות נעות מהר מספיק כדי ליצור בועות של גז גם בעומק המים, והבועות עולות ומתפוצצות על פני השטח.

בסצנה המים ב־373 K, 100 °C. הסתכלו על הבועות.

לשאלה

שלב 4 מתוך 5

הטמפרטורה עומדת

כמו בהיתוך, גם ברתיחה האנרגיה הולכת לניתוק המולקולות זו מזו. לכן כל עוד יש מים בסיר, הם נשארים בנקודת הרתיחה, 100 °C בלחץ של אטמוספרה אחת. אם מודדים את הטמפרטורה של מים על להבה לאורך זמן, הגרף עולה, נעצר בקו ישר כל זמן הרתיחה, ועולה שוב רק כשכל המים הפכו לאדים.

נקודת הרתיחה תלויה בלחץ: בסיר לחץ המים רותחים ב־120 °C בערך, ובראש האוורסט ב־70 °C בערך.

לשאלה

שלב 5 מתוך 5

אידוי בלי רתיחה

ב־323 K, 50 °C, המים רחוקים מרתיחה, ובכל זאת הם מתאדים. התקרבות למולקולות עומדת על מולקולות: הטמפרטורה קובעת את המהירות הממוצעת, אבל בכל רגע יש מולקולות מהירות הרבה יותר ממנה. מולקולה כזאת, ליד פני השטח, יכולה לברוח לאוויר.

מכיוון שהמולקולות המהירות הן שבורחות, הנוזל שנשאר מתקרר. לכן זיעה מקררת את העור.

לשאלה

תמונה של הסצנה התלת־ממדית „מצבי צבירה”
סצנה אינטראקטיבית

הגרסה האינטראקטיבית נטענת…

כל שלב מכין לכם את הסצנה, ובקר שמסומן „קבוע” נשאר במקומו בשלב הזה.

לניסוי

תרגול · בחרו

קרח יבש, פחמן דו־חמצני מוצק, הופך בטמפרטורת החדר ישר לגז, בלי לעבור דרך נוזל. איך נקרא המעבר הזה?

לניסוי

תרגול · חשבו

כדי להמיס 1 kg של קרח ב־0 °C צריך 334 kJ, ואחרי ההיתוך המים עדיין ב־0 °C. כדי לחמם 1 kg מים במעלה אחת צריך 4.18 kJ. בכמה מעלות הייתה אותה אנרגיה מחממת 1 kg של מים נוזליים? ענו במספר מעלות.

לניסוי

תרגול · בחרו

ממה עשויות הבועות הגדולות שעולות מסיר של מים רותחים?

לניסוי

תרגול · בחרו

סיר מים רותח על להבה בגובה פני הים. מגבירים את הלהבה ומחכים עוד חמש דקות, ועדיין יש מים בסיר. מה הטמפרטורה של המים?

לניסוי

תרגול · בחרו

שלולית מתייבשת ביום של 25 °C, רחוק מאוד מנקודת הרתיחה. איך המים עוזבים?