【化學】物質的三態變化


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(1)蒸發 為什麼任何溫度都能發生?

(2)為什麼一定液體之汽化熱會因溫度上升而減少?

(3)沸騰時,為什麼液體的蒸氣壓必等於液面上的大氣壓力?

(4)為什麼同一物質之汽化熱會大於溶解熱?

(5)過冷液體

定義:某一物質在低於凝固點的溫度仍然是液體,稱其為過冷液體。

既然已經低於凝固點了,為什麼不會凝固?

(6) 沸騰必發生於開放系。為什麼?

(7) 一溶液加入溶質會使得蒸發速度變慢。為什麼?

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1.

觀念有點類似活化能

在液體中,並非每個分子皆為靜止

而是不斷的進行布朗運動

由分子動力論可以知道,每個分子的動能皆不相同

其中有一部分的分子,擁有足夠的動能克服其餘液體分子給它的引力

這些分子若是在接近液面處,便有機會脫離液體而散至空氣中

這種現象稱之為蒸發

2.

汽化熱是讓固定數量的有限距離之液體分子轉成距離無窮之氣體分子

過程中需要吸收能量轉成分子動能以克服分子間位能

溫度越高則分子本身具有的動能則越多,且需克服的分子間位能一定

所以需要吸收的能量就越少

4.

應為"熔解熱"? 火字邊

熔解熱可將固定數量的緊密接觸的固體分子轉變成有限距離之液體分子

汽化熱則是讓固定數量的有限距離之液體分子轉成距離無窮之氣體分子

這兩種熱量西至物質內部均能使得分子間動能增加以克服位能達成發開距離之效果

以微小粒子之尺度來看,很明顯汽化熱所拉開的距離比熔解熱大上很多

因此物質的汽化熱皆比熔解熱大

5.

這種現象會發生的原因是冷卻太快

當低於凝固點時,物質來不及形成結晶溫度卻已經下降至更低

而過冷曲線在最低點之後會有一段爬升,乃是由於大量的結晶形成放熱之故

6.

若液體於密閉系中加熱

則隨著加熱時間的增加,會有越來越多的分子獲得足夠動能而散至空氣中

但這也同時意味著液面上氣壓的增加

溶液的蒸氣壓需等於液面上氣壓方可沸騰

然而在密閉系中,除了溶液本身的蒸氣壓外,還會存在有其餘氣體的氣壓

這會使得溶液蒸氣壓的增加趨勢趕不上液面上方蒸氣壓的增加趨勢

故無法沸騰

7.

由於溶液中分子數目的增加

使得每個分子所受到的引力增加,總位能也相對增加了

所以當某分子欲散至空氣中時,需要更大的能量以克服這些位能

也因此,滿足條件的高能分子數目將變少

使得蒸發速率下降

-------

用睡不著的腦子打的,解釋的可能有點怪|||

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(1)蒸發 為什麼任何溫度都能發生?

1.

這個概念我懂

只是令我疑惑的是

其實蠻多書上都有寫"在任何溫度下"皆能發生

蒸發

那絕對零度呢?

另外關於(2),(4)見解相同

2.

而關於(5) 我只存一個問題

為什麼

溶液的蒸氣壓需等於液面上氣壓方可沸騰?

於是就變回(3)的問題

3. 關於7的說法

其實跟加入溶質會造成蒸氣壓的下降相似

但其實大家都忽略了一點

當時我們所討論的溶液可是理想溶液

因此分子間的作用力都相同

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任何溫度下還有個大前提:物質的相態仍為液相

當溫度逼近0K之時,物質將會一一凝固,如此便脫離了討論範圍

不過若是真能做到此程度的話,應該就與kshs920742說得一樣是例外了

分子間引力相同

這裡指的是一對一的情況

也就是說溶液裡面任意抓兩個分子來看其相互作用力都一樣

但造成現象的原因是單一分子所受的凈力增加

就像今天一個人想要往北移動

但南面有四個人拿繩子拉住他,每個人皆施以10牛頓的力量

把這想成是原本溶劑的狀況的話

加入溶質的情況就像是南面又多了兩個人來拉他,但是每個人的施力還是10牛頓

比喻好像有點差,望還能接受|||OTL

沸騰方面個人覺得自己解釋不夠完備作罷

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但造成現象的原因是單一分子所受的凈力增加

我懂了!

分子所受的凈力增加,

位能會增加。

但這樣的解釋方法與推導溶液蒸氣壓之下降

的原因似乎有所矛盾。

簡單說,

純溶劑和溶液的蒸發熱應該相似,

因為溶劑分子在兩者中,

均須克服相似的分子間引力

所以同溫時ΔGvap在兩種狀態下的數值同,不可能源自於ΔHvap的差別。

矛盾的地方就在於

單一分子所受的凈力增加

若為真正的原因

那麼ΔHvap應該會增加

溶液蒸氣壓下降之原因

連結到該網頁後

請點選線上學習

裡面即有解釋原因

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