Aqui estão as evidências que apóiam a idéia de que uma mudança de estado exige energia térmica, o que causaria um aumento de temperatura:

1. Observação e experimentação:

* ICELA DE MELTER: Você pode observar que o gelo derrete quando o calor é aplicado. Se você simplesmente adicionar calor a um bloco de gelo, a temperatura aumentaria até que atinja 0 ° C (32 ° F). No entanto, a temperatura permanece constante neste momento até que todo o gelo derrete. Essa temperatura constante indica que a energia térmica está sendo usada para quebrar as ligações entre as moléculas de água, alterando o estado de sólido para líquido, em vez de aumentar a temperatura.
* água fervente: Da mesma forma, quando a água ferve, sua temperatura permanece a 100 ° C (212 ° F), mesmo com a aplicação contínua de calor. Isso mostra que a energia está sendo usada para a mudança de estado (líquido para gás) em vez de aumentar a temperatura.
* congelamento e condensação: Os processos reversos também mostram isso. A água congelante requer remoção de calor e a condensação do vapor libera calor.

2. Calorimetria:

* Capacidade de calor específica: Cada substância possui uma capacidade de calor específica, que é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama dessa substância em 1 grau Celsius. Quando uma substância passa por uma mudança de estado, a energia térmica necessária é significativamente maior do que a necessária para simplesmente aumentar sua temperatura. Isso indica que a energia está sendo usada para quebrar ou formar ligações, não apenas aumentar a energia cinética das moléculas.
* entalpia de fusão e vaporização: Esses valores representam a quantidade de calor necessária para derreter ou vaporizar uma quantidade específica de substância. Os valores são significativos, destacando a grande quantidade de energia necessária para essas mudanças de estado.

3. Explicação de nível molecular:

* Forças intermoleculares: O estado da matéria é determinado pela força das forças intermoleculares (FMI) entre as moléculas. Os estados sólidos têm FMIs fortes, mantendo moléculas firmemente juntas. Os líquidos têm FMIs mais fracos, permitindo maior movimento. Os gases têm FMIs muito fracos, permitindo que as moléculas se espalhem livremente. Quebrar ou formar esses títulos requer energia significativa.
* energia cinética: À medida que a energia térmica é adicionada, as moléculas dentro de uma substância ganham energia cinética e se movem mais rapidamente. Durante uma mudança de estado, esse aumento da energia é usado para superar os FMIs que mantêm as moléculas unidas.

4. O calor da fusão e vaporização:

* Calor de fusão: A quantidade de calor necessária para mudar 1 grama de uma substância de um sólido para um líquido em seu ponto de fusão.
* Calor de vaporização: A quantidade de calor necessária para alterar 1 grama de uma substância de um líquido para um gás em seu ponto de ebulição.

Conclusão:

As evidências apóiam predominantemente a idéia de que as mudanças de estado exigem energia que, de outra forma, causaria um aumento de temperatura. Essa energia é usada para superar as forças intermoleculares que mantêm as moléculas em seu estado atual e permitem que elas passem para um estado diferente de matéria.