Sự chuyển thể của các chất là quá trình biến đổi của vật chất từ trạng thái (rắn, lỏng, khí …) sang trạng thái khác.
Sự nóng chảy và sự đông đặc
Sự nóng chảy xảy ra đối với chất rắn khi nhiệt độ tăng lên đủ lớn, chất rắn sẽ chuyển trạng thái thành chất lỏng.
Ngược lại với sự nóng chảy, ở điều kiện áp suất cố định, khi nhiệt độ giảm xuống chất lỏng đông đặc lại (chuyển từ thể lỏng sang thể rắn)
Ngoài nhiệt độ, áp suất cùng của môi trường xung quanh cũng ảnh hưởng đến sự nóng chảy của chất rắn hay ngưng tụ của chất lỏng.
Giải thích nguyên nhân dẫn đến sự nóng chảy hoặc đông đặc của nước:
Ở cùng điều kiện áp suất không đổi, các phân tử nước trong trạng thái rắn (nước đá) dao động nhiệt ổn định xung quanh các vị trí cân bằng tạo thành các mạng liên kết giữ cho hình dạng riêng của nước đá ổn định.
Khi tăng nhiệt độ, chuyển động nhiệt của các phân tử nước đá tăng và trở nên hỗn loạn hơn khiến các nút mạng liên kết giữ ổn định hình dạng của nước đá ở trạng thái rắn bị phá vỡ, nước đá bắt đầu tan ra và chuyển dần sang thể lỏng có thể tích riêng nhưng hình dạng không xác định.
Trong trường hợp ngược lại, khi nhiệt độ giảm xuống, chuyển động nhiệt của các phân tử nước (chất lỏng) bắt đầu chậm lại, các phân tử tiến lại gần nhau hơn và hình thành mạng liên kết bền vững giữ cho nước có hình dạng riêng xác định (chuyển sang thể rắn).
Sự nóng chảy và đông đặc của các chất rắn khác giải thích tương tự.
Các chất rắn kết tinh (kim loại, than chì, kim cương …) ở áp suất cố định đều có nhiệt độ nóng chảy xác định, các chất rắn vô định hình (thủy tinh, nhựa …) không có nhiệt độ nóng chảy xác định.
Công thức tính nhiệt lượng
Q = m.C.Δt = m.C.(t2 – t1)
- Q: nhiệt lượng (J)
- m: khối lượng của vật (kg)
- Δt: độ biến thiên nhiệt độ
- C: nhiệt dung riêng (J/kg.độ)
- Δt > 0: nhiệt độ biến thiên tăng thì Q > 0 (tỏa nhiệt lượng)
- Δt < 0: nhiệt độ biến thiên tăng thì Q < 0 (thu nhiệt lượng)
Nhiệt nóng chảy: là nhiệt lượng cần thiết để nóng chảy hoàn toàn chất rắn (sự chuyển thể của chất rắn sang chất lỏng xảy ra hoàn toàn)
Công thức nhiệt nóng chảy
Q = λ.m
Trong đó:
- Q: nhiệt nóng chảy (J)
- λ: nhiệt nóng chảy riêng (J/kg)
- m: khối lượng của chất rắn (kg)
2/ Sự bay hơi và sự ngưng tụ:
Tại bề mặt của chất lỏng khi nhận được năng lượng đủ lớn (năng lượng nhiệt, năng lượng gió …) các phân tử chất lỏng ở bề mặt có động năng đủ lớn để thoát khỏi lực liên kết giữa các phân tử chất lỏng (bên trong lòng chất lỏng) thoát ra ngoài môi trường tạo thành phân tử khí.
Ngược lại các phân tử chất khí ở gần bề mặt chất lỏng bị lực liên kết của các phân tử ở gần bề mặt hút vào trong lòng chất lỏng tạo thành phân tử chất lỏng.
Sau mỗi đơn vị thời gian nếu số phân tử chất lỏng thoát ra khỏi bề mặt chất lỏng nhiều hơn số phân tử chất khí bị hút vào trong chất lỏng thì ta nói chất lỏng bị bay hơi, ngược lại thì ta gọi là sự ngưng tụ.
Đối với lượng khí xác định ở áp suất xác định tốc độ bay hơi lớn hơn tốc độ ngưng tụ thì hơi bay ra được gọi là hơi khô, nếu tốc độ bay hơi bằng tốc độ ngưng tụ thì hơi bay ra được gọi là hơi bão hòa.
Nhiệt hóa hơi: là nhiệt lượng cần thiết để bay hơi hoàn toàn chất lỏng (sự chuyển thể của chất lỏng sang chất khí xảy ra hoàn toàn)
Công thức nhiệt hóa hơi:
Q = L.m
Trong đó:
- Q: nhiệt hóa hơi (J)
- L: nhiệt hóa hơi riêng (J/kg)
- m: khối lượng của chất lỏng (kg)
Ví dụ về sự bay hơi và sự ngưng tụ
ở Việt Nam vào những ngày trời nồm, không khí chứa nhiều hơi nước (hơi ẩm). Sự trênh lệch nhiệt độ giữ nền nhà và lớp không khí bao quanh khiến hơi nước trong không khí bị ngưng tụ tạo thành những hạt nước nhỏ gây ẩm ướt cho nền nhà. Để giảm thiểu hiện tượng này trong những ngày trời nồm bạn nên đóng kín cửa.
Sự sôi và các đặc điểm của sự sôi
Sự sôi: là sự chuyển thể của chất lỏng sang chất khí không chỉ xảy ra ở bề mặt của chất lỏng mà còn xảy ra cả ở trong lòng chất lỏng
Đặc điểm của sự sôi:
- Trong quá trình sôi nhiệt độ của chất lỏng không đổi
- Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc vào áp suất