Question:
Pourquoi la distance entre les molécules augmente-t-elle lorsque la température est élevée?
Akash. B
2018-03-27 18:43:20 UTC
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J'ai appris que lorsque nous chauffons des substances semblables à de la glace, cela se transforme en eau et quand j'ai demandé à mon professeur, elle a dit que la distance entre les molécules augmentait.

Quand j'y ai réfléchi un peu plus une question surgit: Pourquoi la distance entre la molécule augmente-t-elle lorsque nous élevons la température?

Avec la glace et l'eau, en fait, c'est tout le contraire.
Non, les constantes physiques du monde réel sont pour la plupart en lecture seule.
@IvanNeretin tho 'l'expansion réelle se produit dans l'eau car elle refroidit juste avant la congélation en un solide, pas à la transition de phase IIRC
Je m'attendais au graphique * énergie vs distance interatomique *.
Premièrement, la généralisation n'est pas universellement vraie: l'eau en dessous de 4 ° C est * plus dense * que la glace malgré la température supplémentaire. Deuxièmement, au moins pour les liquides, la densité ne diminue généralement pas * beaucoup * lorsque la température augmente. La généralisation est donc médiocre. Sauf pour les gaz où la densité à pression constante change beaucoup avec la température en conséquence directe de l'énergie cinétique plus élevée des molécules et des interrelations de pression, température et volume. Votre professeur vous expliquait par trop simpliste.
Cinq réponses:
Fl.pf.
2018-03-27 18:54:21 UTC
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La réponse "l'augmentation de la distance entre les molécules" est incomplète, voire totalement erronée.

La température est un effet de l'énergie présente. Fondamentalement, c'est un effet de petits mouvements et vibrations des molécules et des atomes dus à leur énergie.

Dans un cristal, l'énergie des molécules est si faible, qu'elles ne vibrent pas et ne bougent pas suffisamment pour se briser la structure. Plus vous mettez d'énergie dans le système, plus les molécules se déplacent. À un moment donné, le mouvement est trop important pour maintenir les molécules en place, la structure cristalline se brise, la glace fond.

Un liquide (PAS DE L'EAU, C'EST UN CAS PARTICULIER) a une densité plus faible que le cristal car les molécules se déplacent beaucoup et "ont besoin de plus d'espace".

Cela vaut peut-être la peine d'ajouter que cela * n'est pas vrai de toute façon pour l'eau * - l'état solide est moins dense que le liquide.
OK, mais pour un solide, comme une tige de fer dans un environnement 1atm. Sa dimension changera avec la température, disons de 0 ° C à 200 ° C; il restera solide, mais se dilatera avec l'augmentation de la température. Même chose pour l'alcool dans votre thermomètre domestique moyen sur les plages de températures quotidiennes (c'est ainsi que cela fonctionne pour indiquer la température). Que se passe-t-il au niveau atomique / subatomique pour expliquer cela?
Vibrations @AnthonyX, petits mouvements.
Je pense qu'il est également pertinent de noter que pour l'eau * et * pour la glace, la densité diminue toujours avec la température (pour l'eau au-dessus de 4 ° C, où elle atteint un maximum de densité) - c'est juste que les effets structurels assez uniques qui se produisent entre 0 ° C et 4 ° C outrepasser l'effet de la température.
MollyCooL
2018-03-27 19:01:22 UTC
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En général, pour toute substance, les molécules à l'état liquide sont beaucoup plus libres de se déplacer car les forces d'attraction intermoléculaires sont moindres ici (moins dense). Mais compte tenu de l'eau (comme l'a souligné Ivan), il montre en fait la tendance inverse à savoir, la densité de la glace < denisty de l'eau. Pour plus de détails à ce sujet, reportez-vous à Physics.SE et / ou Quora.

De manière générale également, pour toute substance, lorsque la température augmente, le total l'énergie (y compris cinétique et vibrationnelle) augmente, car la température est une mesure de l'énergie d'un système. En considérant l'état solide, comme elles sont étroitement compactées, les particules ne peuvent que vibrer autour de leurs positions moyennes et lorsque les vibrations deviennent plus fortes, il est plus difficile pour le système de s'accrocher, et donc le changement de phase se produit. (De l'état solide à l'état liquide). Mais vous devez également noter que certaines substances n'existent pas à l'état liquide à une pression particulière.

Avez-vous déjà vu de la glace flotter dans l'eau?
Oui, je comprends que la glace est moins dense. J'ai renvoyé la deuxième déclaration à n'importe quelle substance en général. Le modifiera pour le rendre plus compréhensible. Merci.
Carl Witthoft
2018-03-27 22:57:18 UTC
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Pour donner suite à d'autres réponses, il n'y a aucune garantie que l'espacement des particules (molécule ou atome) augmentera. Si vous maintenez une pression suffisante, vous pouvez chauffer les choses bien au-dessus de leurs températures de transition de phase normales.

Il est vrai qu'en l'absence de pression externe, les liquides ont tendance à avoir des densités plus faibles que leurs solides correspondants. Les particules n'ont plus de liaisons orbitales partagées comme elles le font dans une structure solide, et sont donc maintenues ensemble via des forces plus faibles telles que ioniques. Lorsqu'elles sont chauffées à la température de la phase gazeuse, même ces forces sont surmontées et les particules se déplacent aussi loin que possible - le comportement emblématique «remplir le récipient» d'un gaz. En raison du comportement statistique, la densité du gaz a tendance à être très rapidement isotrope à l'intérieur de ce conteneur.

WaterMolecule
2018-03-28 01:10:47 UTC
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Je vais faire valoir que la distance entre les molécules augmente généralement avec la température pour des raisons très fondamentales, bien que la glace normale (I h ) et l'eau liquide soient une exception. À basse température, les substances minimisent leur énergie, ce qui se traduit généralement par des arrangements cristallins ordonnés. À des températures élevées, les substances maximisent leur entropie. Autrement dit, à des températures élevées, tout est aussi aléatoire et mélangé que possible.

En supposant que vous ayez un espace vide, il y a plus de façons de mettre deux molécules loin l'une de l'autre que de rapprocher deux moleucules . Vous pouvez le voir dans le diagramme ci-dessous. Il y a plus de façons de placer une deuxième molécule dans la coquille sphérique bleue, à une grande distance de la molécule d'eau centrale, que de placer des molécules d'eau dans la coquille sphérique orange, à une courte distance de la molécule d'eau centrale. En fait, le nombre de façons de placer la deuxième molécule d'eau augmente avec le volume de la coquille sphérique, soit 4πR 2 , où R est la distance entre les molécules. Ainsi, l'état où deux molécules d'eau ont une longue distance entre elles a une entropie plus grande que l'état où elles ont une courte distance entre elles.

A central water molecule and a second water molecule added at difference distances.

Simplement à cause de la géométrie, à des températures élevées, les molécules auront tendance à être très éloignées. L'eau bout à haute température simplement parce qu'il y a plus de façons de disperser les molécules d'eau dans toute la cuisine que de placer toutes les molécules d'eau dans le pot. La plupart des substances deviennent des gaz à des températures suffisamment élevées pour un espace vide suffisant. La plupart des substances se dilatent à mesure que leur température augmente.

Ajouter de la distance entre les molécules n'est pas le seul moyen d'augmenter l'entropie, ce qui représente l'exception de la fonte des glaces. L'entropie peut également augmenter en rendant l'arrangement des molécules et leurs orientations plus désordonnés. L'eau liquide a plus d'entropie que la glace non pas parce que les molécules sont plus éloignées, mais parce qu'elles se sont arrangées et orientées plus au hasard.

Panda
2018-03-27 18:50:55 UTC
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Vous devez d'abord comprendre que les molécules se déplacent aléatoirement dans la matière.Lorsque vous les chauffez, vous leur donnez essentiellement de l'énergie cinétique qui augmente leur vitesse et donc la distance entre les molécules augmente, ce qui implique que les forces interatomiques diminuent, conduisant à un changement d'état de solide à liquide.La différence fondamentale entre solide, faible et gaz est que les molécules dans les gaz ont plus d'énergie cinétique que les liquides qui en ont plus que solide.

Comment l'énergie thermique est-elle convertie en énergie cinétique?
Vous devez d'abord comprendre ce qu'est la chaleur? Fournir de la chaleur signifie essentiellement augmenter la température (à condition qu'elle ne soit pas utilisée pour le travail) .Maintenant, cela signifie que nous devons comprendre ce qu'est la température? La température est liée à l'énergie cinétique moyenne des particules.La fourniture de chaleur augmente la température, ce qui signifie que l'énergie cinétique AVG augmente.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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