Rozszerzalność cieplna i przemiany fazowe
Ciała pod wpływem zmiany temperatury zmieniają swoje wymiary. Rozszerzalność cieplna dotyczy wszystkich stanów skupienia, ale ma różne natężenie – najmniej rozszerzają się ciała stałe, a najbardziej gazy. Zjawisko to wykorzystuje się w termometrach, ale trzeba je uwzględniać w konstrukcjach mostów czy torów kolejowych.
Przemiany fazowe to procesy zmiany stanu skupienia materii. Wyróżniamy: topnienie (ciało stałe → ciecz), krzepnięcie (ciecz → ciało stałe), parowanie (ciecz → gaz), skraplanie (gaz → ciecz), sublimację (ciało stałe → gaz) i resublimację (gaz → ciało stałe). Przemiany fazowe wody są szczególnie ważne w przyrodzie.
Każda przemiana fazowa wiąże się z wymianą energii. Podczas topnienia i parowania energia jest pobierana ΔQ=mltlubΔQ=mlp, a podczas krzepnięcia i skraplania – wydzielana. Ciepło właściwe c określa, ile energii trzeba dostarczyć 1 kg substancji, by podnieść jej temperaturę o 1°C ΔQ=mc∆T.
🧊 Ciekawostka: Woda ma nietypową właściwość – jej gęstość jest największa w temperaturze 4°C, a nie w punkcie zamarzania. Dzięki temu lód pływa po wodzie, a jeziora nie zamarzają do dna, co umożliwia przetrwanie organizmów wodnych zimą.