Hvordan ændres et stof, når dets termiske energi ændres?

Hvad er termisk energi?

Termisk energi er den samlede kinetiske energi (bevægelsesenergi) af partiklerne i et stof. Jo mere termisk energi et stof har, jo hurtigere bevæger dens partikler sig. Dette fører til flere observerbare ændringer:

1. Temperaturændring:

* Opvarmning: Tilsætning af termisk energi øger partiklernes gennemsnitlige kinetiske energi. Dette får stoffet til at blive varmere, målt ved en stigning i temperaturen.

* afkøling: Fjernelse af termisk energi reducerer den gennemsnitlige kinetiske energi. Stoffet bliver koldere, hvilket resulterer i en lavere temperatur.

2. Ændringer i stofstilstand:

* fast til væske (smeltning): Efterhånden som termisk energi tilsættes, er partiklerne i en solid vibrer hurtigere. Til sidst overvinder de kræfterne, der holder dem i en fast gitterstruktur, så de kan bevæge sig mere frit - dette smelter.

* væske til gas (kogning/fordampning): Fortsat opvarmning giver partiklerne nok energi til at bryde fri fra væskens overflade helt og omdannes til en gas.

* gas til væske (kondens): Når termisk energi fjernes fra en gas, bremser partiklerne og mister energien. De kan derefter klumpe sammen for at danne en væske.

* væske til fast (frysning): Yderligere afkøling får partiklerne i en væske til at bremse endnu mere, indtil de sætter sig ned i en fast, ordnet struktur og danner et fast stof.

3. Udvidelse og sammentrækning:

* udvidelse: Opvarmning af de fleste stoffer får dem til at udvide, fordi partiklernes øgede kinetiske energi tvinger dem længere fra hinanden.

* sammentrækning: Afkøling får de fleste stoffer til at sammentrække, da partiklerne bremser ned og bevæger sig tættere sammen.

Vigtig note: Vand er en undtagelse fra den generelle ekspansionsregel ved opvarmning. Når vandet afkøles fra 4 ° C til 0 ° C, udvides det faktisk lidt inden frysning. Dette skyldes den unikke hydrogenbindingsstruktur af vandmolekyler.

Kortfattet:

Ændringer i termisk energi ændrer partiklernes kinetiske energi i et stof, hvilket fører til ændringer i temperatur, stofstilstand og stoffets volumen (ekspansion/sammentrækning).