Termodynamik är grenen av fysiken som studerar energi och dess omvandlingar. Inom detta område finns olika aspekter som behandlar olika fenomen och processer. En viktig del av termodynamiken är att förstå aggregationsformerna hos ämnen, vilket är avgörande för att analysera kemiska reaktioner.
Aggregationsformer:
Fast fas:
I den fasta fasen hålls atomer eller molekyler tätt packade av intermolekylära krafter, såsom Van der Waalskraft, dipol-dipolbindning, vätebindning eller jonbindning. Det karakteristiska för det fasta ämnet är att det har både form och volym. I kemiska reaktioner används beteckningen (s) för att representera fast fas. Exempelvis är is, som är vatten i fast form, betecknat som H2O(s).
Vätskefas:
I vätskefasen rör sig intermolekylära krafter fritt runt atomer eller molekyler. Vätskefasen fungerar som ett mellansteg mellan den fasta fasen (där krafterna håller samman allt) och gasfasen (där partiklarna rör sig fritt). Vätskan har volym men ingen bestämd form. Beteckningen (l) används för att indikera vätskefas i reaktionsformler. Till exempel representeras flytande vatten som H2O(l).
Gasfas:
I gasfasen har atomer eller molekyler tillräckligt med rörelseenergi för att övervinna intermolekylära krafter och röra sig fritt. Gasen sprider sig i den tillgängliga volymen och saknar både form och volym (utom när den begränsas i en behållare). Beteckningen (g) används för gasfas i reaktionsformler. Till exempel betecknas vattenånga som H2O(g).
Övergångar mellan faserna:
- Smältning: Övergång från fast fas till vätskefas. Energitillskott krävs.
- Stelning: Övergång från vätskefas till fast fas. Energiborttagning krävs.
- Förångning: Övergång från vätskefas till gasfas. Energitillskott krävs.
- Kondensation: Övergång från gasfas till vätskefas. Energiborttagning krävs.
- Sublimering: Direkt övergång från fast fas till gasfas. Energitillskott krävs.
- Desublimering (eller deposition eller sublimiering): Direkt övergång från gasfas till fast fas. Energiborttagning krävs.
Att förstå dessa grundläggande begrepp inom termodynamik är avgörande för att kunna tolka och förklara olika fysikaliska och kemiska fenomen.