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

บทความที่ได้รับความนิยม