สถาณะของสารและความร้อนแฝง มีความสัมพันธ์กันอย่างไร

การเปลี่ยนแปลงของสาร


การเปลี่ยนแปลงของสาร หมายถึงการที่สารมีสมบัติต่างไปจากเดิม อาจเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหรือเกิดจากการกระทำอย่างใดอย่างหนึ่ง แบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ
1. การเปลี่ยนสถานะของสาร
2. การละลายของสาร
3. การเกิดปฏิกิริยาเคมี

การเปลี่ยนสถานะของสาร
ในธรรมชาติสารแต่ละชนิดจะปรากฏอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่ง ได้แก่ ของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส เราสามารถทำให้สารเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปเป็นสถานะหนึ่งได้ และสามารถทำให้กลับมาอยู่ในสถานะเดิมได้อีก การเปลี่ยนแปลงสถานะของสารเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงพลังงาน
การเปลี่ยนสถานะของสารจากของแข็งเป็นของเหลว และจากของเหลวเป็นแก๊สจะต้องทำให้แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคลดลงหรืออนุภาคเกิดการจับตัวกันน้อยลง ซึ่งทำได้โดยใช้พลังงานเข้าช่วย เมื่อให้ความร้อนแก่สารในสถานะของแข็งจะทำให้ของแข็งหลอมเหลวกลายเป็นของเหลว และเมื่อให้ความร้อนแก่ของเหลวจะทำให้ของเหลวกลายเป็นแก๊ส



ในทางกลับกันการเปลี่ยนสถานะของสารจากแก๊สกลับมาเป็นของเหลว และจากของเหลวกลายเป็นของแข็งนั้นจะต้องทำให้แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคเพิ่มขึ้นหรืออนุภาคจัดตัวกันมากขึ้น ซึ่งทำได้โดยให้สารคายความร้อนออกมา เมื่อลดอุณหภูมิของสารในสถานะแก๊สลงจะทำให้แก๊สควบแน่นกลายเป็นของเหลว และเมื่อลดอุณหภูมิของเหลวลงอีกจะทำให้ของเหลวกลายเป็นของแข็งได้



พลังงานความร้อนที่ใช้ไปเพื่อเปลี่ยนสถานะของสารเรียกว่า ความร้อนแฝง ถ้าเปลี่ยนสถานะจากของเหลวกลายเป็นไอเรียกว่า ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ ถ้าเปลี่ยนสถานะของแข็งเป็นของเหลวเรียกว่า ความร้อนแฝงของการหลอมเหลว ความร้อนแฝงของสารแต่ละชนิดมีค่าเฉพาะตัว เช่น ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอของน้ำมีค่า 540 แคลอรีต่อกรัม ความร้อนแฝงของการหลอมเหลวของน้ำมีค่า 80 แคลอรีต่อกรัม
ในชีวิตประจำวันเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสถานะของสารอยู่เสมอ เช่น การเปลี่ยนสถานะของน้ำในธรรมชาติหมุนเวียนเป็นวัฏจักร ทำให้มีแหล่งน้ำสะอาดให้มนุษย์ได้ใช้หมุนเวียนอยู่เสมอ นอกจากนี้มนุษย์ยังใช้ประโยชน์จากการเปลี่ยนสถานะของสารหลายกรณี ดังนี้
1. การเปลี่ยนสถานะของสารจากของแข็งเป็นของเหลวก่อนจะนำสารไปใส่แบบพิมพ์หรือเป่าให้มีรูปร่างตามต้องการ เช่น โลหะ แก้ว เทียน พลาสติก
2. การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวกลายเป็นไอ เช่น การใช้ประโยชน์จากแรงดันไอน้ำเดือดในการหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
3. การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นของแข็ง เช่น การทำไอศกรีม การทำน้ำแข็ง

การละลายของสาร
เมื่อสารมีการละลายจะมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานความร้อน 2 แบบ คือ
1. การละลายประเภทคายความร้อน
2. การละลายประเภทดูดความร้อน
การละลายจะเป็นประเภทใดขึ้นอยู่กับชนิดของสารและตัวทำละลายที่เกี่ยวข้อง ในขณะที่สารเกิดการละลาย ตัวละลายที่เป็นของแข็งจะแยกตัวเป็นอนุภาคเล็กๆ และยึดเหนี่ยวกับโมเลกุลของตัวละลาย กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับพลังงาน ถ้าพลังงานที่ใช้แยกอนุภาคของของแข็งมีปริมาณน้อยกว่าพลังงานที่เกิดจากการยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคของตัวละลายกับตัวทำละลาย การละลายของสารนี้จะปล่อยพลังงานออกมา สารละลายจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น การละลายประเภทนี้เรียกว่า การละลายประเภทคายความร้อน
ในทางกลับกัน ถ้าพลังงานที่ใช้ในการแยกอนุภาคของตัวละลายที่เป็นของแข็งมีปริมาณมากกว่าพลังงานที่เกิดจากการยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคของตัวละลายกับตัวทำละลาย การละลายของสารนี้จะดูดพลังงาน สารละลายจะมีอุณหภูมิต่ำลง การละลายประเภทนี้เรียกว่า การละลายประเภทดูดความร้อน
การละลายของของเหลวหรือแก๊สในตัวทำละลายชนิดต่างๆ เกิดขึ้นได้ในทำนองเดียวกัน การละลายของสารแต่ละชนิดจะเป็นการละลายของสารประเภทดูดหรือคายความร้อนเป็นสมบัติเฉพาะตัวของสาร