Плавление и отвердевание
Плавление — переход из твёрдого состояния в жидкое. Происходит при температуре плавления (для льда — 0 °C, для железа — 1538 °C). Необходимая теплота:
где λ (лямбда) — удельная теплота плавления, Дж/кг. Для льда λ = 334 000 Дж/кг. Обратный процесс — отвердевание (кристаллизация) — происходит при той же температуре с выделением той же теплоты.
Пока лёд тает — он остаётся при 0 °C: вся подводимая теплота уходит на разрушение кристаллической решётки.
Испарение и кипение
Испарение — переход жидкости в пар; происходит с поверхности при любой температуре. Кипение — испарение по всему объёму при температуре кипения (вода — 100 °C при нормальном давлении). Необходимая теплота:
где L — удельная теплота парообразования, Дж/кг. Для воды L = 2 260 000 Дж/кг — очень большая величина. Именно поэтому пар обжигает сильнее кипятка: при конденсации он отдаёт огромную порцию теплоты.
Конденсация
Конденсация — переход пара в жидкость. Обратна испарению, теплота выделяется (та же формула Q = L·m, но со знаком минус). Примеры: капли на холодном стакане, утренняя роса, туман, облака.
Сублимация и десублимация
Некоторые вещества при определённых давлениях переходят из твёрдого состояния сразу в пар, минуя жидкую фазу — это сублимация. Пример: сухой лёд (CO₂) при атмосферном давлении испаряется, не плавясь. Обратный процесс — десублимация (иней из водяного пара).
Почему температура не меняется при фазовом переходе?
Температура — мера средней кинетической энергии молекул. При фазовом переходе подводимая энергия расходуется не на ускорение молекул, а на изменение их взаимного расположения и разрыв связей. Поэтому средняя скорость (и температура) не растёт, пока переход не завершится.
