普通化学/相变

相图

相图预测物质在一定压力和温度下的相态。

三相点是所有三种物质相态可以平衡共存的点。处于线上的点表示两种物质相态可以共存。

临界点是三种正常相态能够存在的最高压力和温度。超过这个点，物质的特性会变成液体和气体的混合。

状态变化

如果温度和压力发生变化，并且在图上跨越一条线，相态也会发生变化。这种变化可以有六种方式：

• 固态到液态：熔化
• 液态到固态：凝固
• 液态到气态：蒸发
• 气态到液态：冷凝
• 气态到固态：凝华
• 固态到气态：升华

右边的图还显示了物质的等离子体状态。 等离子体 仅仅是完全电离的气体，所以它包含正离子与电子的混合物。它具有有趣的电学性质，但在普通化学的范围内并不重要。

能量变化

提示！
分子的动能与其温度成正比。势能用于断开键。

如果你把水煮沸，它永远不会超过 100 摄氏度。只有在它完全蒸发后才会变热。这是因为一旦水达到沸点，额外的能量被用来改变物质的状态，增加势能而不是动能。当水结冰时，会发生相反的事情。要沸腾或熔化一摩尔物质，需要一定的能量。这些能量被称为摩尔汽化热和摩尔熔化热。如果在沸点或凝固点向一摩尔物质添加这些能量，它将全部熔化或沸腾，但温度不会改变。

该图显示了冰在添加热量时的温度变化。温度随着热量线性增加，直到熔点。然后，添加的热量不会改变温度。这些热量被用来断开分子间键，将冰转化为水。此时，存在冰和水的混合物。一旦所有的冰都融化，温度会再次随着添加的热量线性上升。在沸点，温度不再随热量增加而上升，因为能量再次被用来断开分子间键。一旦所有的水都沸腾成蒸汽，温度会随着热量的增加而线性上升。