2. พลังงานของการเปลี่ยนวัฏภาค

        เราทราบกันดีแล้วว่า สสาร มี 3 สถานะ คือ ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส แต่ในธรรมชาติแล้ว ซึ่งมีความดันและอุณหภูมิเกือบจะคงที่ หรืออาจจะกล่าวได้ว่า ในช่วงเวลาสั้นๆ การเปลี่ยนแปลงของความดันและอุณหภูมิในบรรยากาศมีค่าน้อยมากๆ เราจะพบว่า สารแต่ละชนิดจะปรากฏรูปให้เห็นเพียงสถานะเดียว ซึ่งอาจจะอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งใน 3 สถานะที่ได้กล่าวมา เช่น น้ำที่ความดันบรรยากาศจะเป็นของเหลว คาร์บอนไดออกไซด์จะเป็นแก๊ส เป็นต้น พบว่า เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดันที่มีต่อสสาร สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือ จะทำให้สถานะของสสารเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปสู่อีกสถานะหนึ่งได้

กราฟการให้ความร้อน (heating curve)

        เพื่อต้องการสังเกตการเปลี่ยนแปลงสถานะของสาร ในทางปฏิบัติ สถานะของสารตั้งต้นจะเป็นของแข็ง และมักจะทำการเพิ่มอุณหภูมิภายใต้สภาวะความดันคงที่ พิจารณากราฟการเพิ่มความร้อนต่อไปนี้

         จากกราฟ เมื่อเราเพิ่มอุณหภูมิให้แก่สารซึ่งมีสถานะเป็นของแข็ง สิ่งที่เกิดขึ้น คือ ของแข็งจะเริ่มหลอมเหลว และสถานะของสารจะเริ่มมีการเปลี่ยนแปลงจากของแข็งไปสู่สถานะที่เป็นของเหลว จนถึงจุดที่อุณหภูมิมีค่าคงที่ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงจากจุด A ไป จุด B เรียกว่า การหลอมเหลว (melting) ปริมาณความร้อนที่ใช้ในการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งไปเป็นของเหลว เรียกว่า ความร้อนแฝงของการหลอมเหลว และเรียกอุณหภูมิ ณ จุดนี้ว่า จุดหลอมเหลวของสาร เมื่อสารกลายเป็นของเหลวหมดแล้ว อุณหภูมิของของเหลวจะเพิ่มขึ้นอีกเรื่อยๆ ของเหลวเริ่มมีการเปลี่ยนแปลงสถานะจากของเหลวไปเป็นแก๊ส ซึ่งอุณหภูมิก็จะมีค่าคงที่ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงจากจุด C ไปจุด D กระบวนการที่เกิดขี้น เรียกว่า การกลายเป็นไอ (vaporization process) การที่สารยังมีการดูดพลังงานเข้าไปนั้น ก็เพื่อจะไปสลายแรงยึดเหนี่ยวของของเหลว เพื่อให้กลายเป็นแก๊ส เราเรียกความร้อนนี้ว่า ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ และเรียกอุณหภูมิ ณ จุดนี้ว่า จุดเดือด
             
คำถามชวนให้คิด

        1. การที่กล่าวมาข้างต้น สารสามารถเปลี่ยนสถานะจากสถานะหนึ่งไปสู่อีกสถานะหนึ่งได้โดยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความดัน โดยทั่วไป เรานิยมเปลี่ยนที่อุณหภูมิมากกว่าที่จะมีการเปลี่ยนความดัน นักเรียนทราบหรือไม่ว่า เพราะเหตุใดจึงไม่นิยมที่จะเปลี่ยนความดัน?

        2. จากกราฟการให้ความร้อน (heating curve) ปริมาณความร้อนต่อหนึ่งหน่วยเวลาที่ให้แก่สารจะต้องมีค่าคงที่ตลอดเวลาการทดลอง ถามว่า ถ้าเราให้ปริมาณความร้อนต่อหนึ่งหน่วยเวลามาก หรือ น้อยกว่า อยากทราบว่า ช่วง AB และ CD จะเป็นอย่างไร?

        จากคำถามทั้งสองข้อที่ให้ไป นักเรียนลองเอาไปคิด และไตร่ตรอง หาคำตอบเอง

         Molar heat of fusion () มีหน่วยเป็น kJ หมายถึง ความร้อนที่ใช้ในการหลอมเหลวสาร 1 โมล สารแต่ละชนิด จะมีค่า molar heat of fusion ไม่เท่ากัน ซึ่งแสดงดังตาราง ต่อไปนี้

ชนิดของสาร	จุดเดือด (oC)*	(kJ/mol)*
อาร์กอน (Ar)	-190	1.3
เบนซีน (C6H6)	5.5	10.9
เอทานอล (CH3CH2OH)	-117.3	7.61
ไดเอทิลอีเทอร์ (C2H5OC2H5)	-116.2	6.90
ปรอท (Hg)	-39	23.4
มีเทน (CH4)	-183	0.84
น้ำ (H2O)	0	6.01

* เป็นค่าแสดงที่ความดัน 1 บรรยากาศ