Når materie gevinster eller mister termisk energi, ledsages det generelt af en ændring i densitet. Hvad forklarer bedst dette typiske forhold mellem densitet og energi?

forholdet

Når stof får termisk energi (opvarmes), falder dens densitet generelt. Omvendt, når det mister termisk energi (afkøles), øges dens densitet generelt. Dette er på grund af følgende faktorer:

* molekylær bevægelse: Termisk energi er i det væsentlige molekylernes kinetiske energi. Når molekyler får energi, bevæger de sig hurtigere og længere fra hinanden. Denne øgede afstand fører til et fald i densitet (mindre masse pr. Enhedsvolumen).

* Volumenudvidelse: For de fleste stoffer forårsager stigende temperatur en ekspansion i volumen. Selv hvis den er svag, betyder den samme masse nu en større plads, hvilket resulterer i lavere densitet.

* Faseændringer: I nogle tilfælde er ændringen i densitet dramatisk på grund af faseændringer (fast, flydende, gas). For eksempel, når vand fryser, udvides dens volumen, hvilket gør isen mindre tæt end flydende vand.

Undtagelser

Selvom dette er en generel regel, er der undtagelser:

* vand ved 4 ° C: Vand er usædvanligt, fordi dens densitet når et maksimum ved 4 ° C. Over og under denne temperatur udvides vandet, hvilket gør den mindre tæt. Dette er grunden til, at is flyder.

* Nogle faste stoffer: Nogle faste stoffer, som gummi, kan faktisk blive mere tæt, når de opvarmes på grund af komplekse molekylære interaktioner.

Kortfattet

Forholdet mellem densitet og termisk energi styres primært af den øgede molekylære bevægelse og volumenudvidelse, der forekommer med stigende temperatur. Dette fører til et generelt fald i densitet, når stoffer opvarmes. Der er dog undtagelser fra denne regel afhængigt af det specifikke stof og dets egenskaber.