การเปลี่ยนสถานะของของแข็ง
การเปลี่ยนสถานะของของแข็ง
อนุภาคของของแข็งแม้จะอยู่ใกล้กันมากและไม่เคลื่อนที่ แต่มีการสั่นอยู่ตลอดเวลา เมื่อเพิ่มอุณหภูมิให้แก่ของแข็ง จะทำให้โมเลกุลมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น
เกิดการสั่นแรงขึ้นและมีการถ่ายเทพลังงานจลน์ให้แก่กันจนถึงภาวะหนึ่ง โมเลกุลมีพลังงานสูงพอทำให้เคลื่อนที่แยกออกจากกันมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยลง ของแข็งจึงเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว เรียกการเปลี่ยนแปลงนี้ว่า การหลอมเหลว
นอกเหนือจากการหลอมเหลวแล้ว
ของแข็งยังสามารถเปลี่ยนสถานะให้กลายเป็นไอได้โดยไม่ต้องผ่านสถานะของเหลว เรียกว่า
การระเหิด (Sublimation) เช่นการระเหิดของแนพธาลีน (ลูกเหม็น) ไอโอดีน ,
น้ำแข็งแห้ง (คาร์บอนไดออกไซด์แข็ง)
, การบรู และ
พิมเสน เป็นต้น
การระเหิดสามารถอธิบายได้ในทำนองเดียวกันกับการหลอมเหลวดังนี้
เนื่องจากอนุภาคของของแข็งอยู่ใกล้ชิดกันมากไม่เคลื่อนที่ แต่มีการสั่นสะเทือนตลอดเวลา
ทำให้อนุภาคเหล่านั้นมีโอกาสกระทบกันและมีการถ่ายเทพลังงานให้แก่กันและกัน แต่ละอนุภาคจึงมีพลังงานไม่เท่ากัน ถึงแม้ว่าจะอยู่ที่อุณหภูมิและความดันเดียวกัน (เช่นอุณหภูมิและความดันบรรยากาศห้อง) ที่อุณหภูมิหนึ่ง
ๆบางอนุภาคที่มีพลังงานสูงและอยู่ที่ผิวหน้าของของแข็งจึงสามารถเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคในของแข็งและหลุดออกไปอยู่ในสถานะก๊าซเลย ซึ่งเรียกว่าการระเหิดนั่นเอง
การระเหิดจะเกิดที่ผิวหน้าของของแข็งเช่นเดียวกับการระเหยของของเหลว
ดังนั้นการระเหิดจึงขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวหน้าของของแข็ง
นอกจากนี้ยังพบว่าการระเหิดจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิ คือเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นการระเหิดจะเพิ่มขึ้นและเมื่ออุณหภูมิลดลงการระเหิดจะลดลง
เนื่องจากของแข็งสามารถระเหิดกลายเป็นไอได้ ดังนั้นจึงมีความดันไอของของแข็ง
กล่าวคือถ้านำของแข็งจำนวนหนึ่งใส่ในภาชนะปิด อนุภาคของของแข็งบางส่วนจะเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอ
และอยู่ในที่ว่างเหนือของแข็งภายในภาชนะนั้น
เมื่อเวลาผ่านไปจำนวนอนุภาคของไอจะมีมากขึ้นทำให้อนุภาคที่เป็นไอบางส่วนควบแน่นกลับมาเป็นของแข็ง
และมีปริมาณของการควบแน่นเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
เมื่อถึงระยะเวลาหนึ่งอัตราการระเหิดจะเท่ากับอัตราการควบแน่น ระบบของของแข็งนั้นจะอยู่ในภาวะสมดุลไดนามิก
เรียกว่า สมดุลของการระเหิด ความดันของไอในภาวะสมดุลนั้นเรียกว่า ความดันไอของของแข็ง
ความดันไอของของแข็งมีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรงกับแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคของของแข็ง
ของแข็งที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยจะระเหิดได้ง่ายทำให้มีความดันไอสูง และของแข็งที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมาก
จะระเหิดได้ยาก จึงมีความดันไอต่ำ
ของแข็งที่ระเหิดง่ายสามารถมีความดันไอถึง 1 atm ก่อนที่จะถึงจุดหลอมเหลว แต่ของแข็งที่ระเหิดยากจะมีความดันไอถึง 1
atm ก็ต่อเมื่อหลอมเหลวและอยู่ที่จุดเดือด
อุณหภูมิขณะที่ของแข็งมีความดันไอ 1 atm เรียกว่า จุดระเหิดปกติ
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น