Ατομικές Διαδικασίες

                                                  Ατομικές Διαδικασίες 

   Αυτά για την περιγραφή των στερεών, υγρών, και αερίων από την πλευρά της Ατομικής Υπόθεσης. Ωστόσο, η ατομική υπόθεση περιγράφει επίσης διαδικασίες, και έτσι θα δούμε τώρα ένα αριθμό διαδικασιών από την σκοπιά της ατομικής υπόθεσης. Η πρώτη διαδικασία πού θα εξετάσουμε έχει να κάνει με την επιφάνεια του νερού. Τι συμβαίνει στην επιφάνεια του νερού; Θα κάνουμε την εικόνα περισσότερο πολύπλοκη και πιο ρεαλιστική , αν φανταστούμε ότι η επιφάνεια του νερού είναι σε επαφή με τον αέρα. Θα δούμε όπως και πριν τα μόρια του νερού, να σχηματίζουν μια μάζα υγρού νερού, αλλά επίσης θα δούμε τώρα και την επιφάνεια του νερού. Πάνω από την επιφάνεια θα βρούμε τώρα ένα σύνολο διαφορετικών πραγμάτων: Πρώτα από όλα θα υπάρχουν μόρια νερού σε μορφή ατμού. Οι ατμοί νερού , πάντα βρίσκονται πάνω από υγρό νερό.( Υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ των ατμών νερού και του υγρού νερού η οποία θα περιγραφεί αργότερα ). Επιπρόσθετα θα βρούμε και μερικά άλλα μόρια. Εδώ δύο άτομα οξυγόνου κολλημένα μεταξύ τους σχηματίζουν ένα μόριο οξυγόνου, καθώς και δύο άτομα αζώτου πού επίσης κολλημένα μεταξύ τους σχηματίζουν ένα μόριο αζώτου.

 Ο αέρας αποτελείται σχεδόν κυριολεκτικά από άζωτο, οξυγόνο, μερικούς ατμούς νερού, και λιγότερα ποσά από διοξείδιο του άνθρακα, αργό, και κάποια άλλα πράγματα. Έτσι πάνω από την επιφάνεια του νερού, είναι ο αέρας, ένα αέριο, που περιέχει μερικούς ατμούς νερού. Τα μόρια του νερού κινούνται συνεχώς άτακτα γύρω μέσα στο νερό. Από καιρού εις καιρό. Κάποιο μόριο νερού πάνω στην επιφάνεια τυχαίνει να χτυπηθεί κατά την άτακτη κίνησή του λίγο περισσότερο από το συνηθισμένο και να φύγει μακριά. Αλλά μπορούμε να φανταστούμε ότι και άλλα μόρια νερού κοντά στην επιφάνεια του νερού κατά τον ίδιο τρόπο μπορεί να συγκρουστούν και να  πεταχτούν μακριά από την επιφάνεια του νερού μέσα στον αέρα. Έτσι το νερό μόριο, μόριο εξαφανίζεται και γίνεται ατμός. Αλλά εάν βρεθούμε κοντά στην επιφάνεια μετά από λίγο, θα βρούμε ένα μεγάλο αριθμό μορίων νερού ανάμεσα στα μόρια του αέρα. Από καιρού εις καιρό κάποιο από τα μόρια του ατμού έρχεται κοντά, κάτω στην επιφάνεια του νερού και προσχωρεί στο νερό ξανά. Έτσι βλέπουμε ότι αυτό που φαίνεται σαν κάτι το νεκρό, αδιάφορο πράγμα- ένα ποτήρι νερό με το κάλυμμά του -  το οποίο μπορεί να βρίσκεται εκεί και για είκοσι χρόνια περίπου, πράγματι αποτελεί ένα δυναμικό και ενδιαφέρον φαινόμενο το οποίο συνεχίζει να γίνεται αδιάκοπα. Μπροστά στα μάτια μας τίποτε δεν φαίνεται να αλλάζει, αλλά εάν μπορούσαμε να δούμε αυτό ένα δισεκατομμύριο φορές σε μεγέθυνση, θα βλέπαμε ότι αυτό το σύστημα συνέχεια αλλάζει: μόρια νερού εγκαταλείπουν την επιφάνεια και μόρια νερού προσχωρούν στην επιφάνεια.

  Γιατί δεν βλέπουμε κάποια αλλαγή; Επειδή όσα μόρια εγκαταλείπουν την επιφάνεια, τόσα ακριβώς μόρια επιστρέφουν σε αυτή. Μακροπρόθεσμα τίποτε δεν συμβαίνει. Εάν απομακρύνουμε το σκέπασμα του δοχείου με το νερό, και φυσήξουμε τον αέρα με τους ατμούς μακριά, αντικαθιστώντας τον με ξηρό αέρα, τότε ο αριθμός των μορίων που φεύγουν είναι ακριβώς ο ίδιος όπως και πριν, γιατί αυτός εξαρτάται από την άτακτη κίνηση των μορίων του νερού κάτω από την επιφάνειά του, αλλά ο αριθμός αυτών πού επιστρέφουν  πίσω στο υγρό νερό, είναι πολύ λιγότερος γιατί υπάρχουν πολύ λιγότερα μόρια νερού πάνω από την επιφάνειά του. Για αυτό το λόγο υπάρχουν περισσότερα μόρια πού φεύγουν μακριά από ότι επιστρέφουν στο υγρό νερό και έτσι το νερό εξατμίζεται. Επομένως αν θέλεις να εξατμίσεις το νερό, άναψε τον ανεμιστήρα!

 Να κάτι ακόμη. Ποια μόρια φεύγουν; Όταν ένα μόριο φεύγει, αυτό οφείλεται σε μια κατά τύχη περισσότερη επαύξηση λίγο περισσότερο της συνήθης ενέργειας, που χρειάζεται αυτό για να υπερνικήσει την έλξη των γειτονικών του μορίων. Για αυτό το λόγο, αφού εκείνα τα μόρια πού φεύγουν έχουν περισσότερη της συνήθης ενέργειας του μέσου όρου, αυτά πού μένουν έχουν λιγότερη μέση κινητική ενέργεια ,από ότι είχαν πριν. Έτσι το υγρό νερό βαθμιαία κρυώνει εάν αυτό εξατμίζεται. Φυσικά, όταν ένα μόριο ατμού επιστρέφει από τον αέρα κάτω στο νερό, υπάρχει μια ξαφνικά μεγάλη έλξη καθώς το μόριο πλησιάζει την επιφάνεια του νερού. Αυτή επιταχύνει το πλησιάζον μόριο και έχει σαν αποτέλεσμα την δημιουργία θερμότητας. Έτσι όταν τα μόρια ξεφεύγουν από την επιφάνεια παίρνουν μακριά θερμότητα ως κινητική ενέργεια. Όταν επιστρέφουν στην επιφάνεια δημιουργούν θερμότητα. Φυσικά όταν δεν υπάρχει καθαρά εξάτμιση δεν συμβαίνει τίποτα, το νερό δεν μεταβάλλει την θερμοκρασία του. Όταν φυσούμε στο νερό, έτσι ώστε να διατηρήσουμε σταθερό το ρυθμό εξάτμισης των μορίων υγρού νερού, τότε το νερό κρυώνει. Δηλαδή φύσα την σούπα σου για να κρυώσει.

  Φυσικά θα πρέπει να συνειδητοποιήσουμε ότι οι διαδικασίες που μόλις περιγράψαμε είναι περισσότερο πολύπλοκες από ότι θεωρήσαμε. Όχι μόνο πράγματι το νερό εξατμίζεται στον αέρα, αλλά επίσης από καιρού εις καιρό, κάποιο από τα μόρια του οξυγόνου ή του αζώτου του ατμοσφαιρικού αέρα εισέρχεται και χάνεται μέσα στη μάζα των μορίων νερού. Επομένως ο αέρας διαλύεται στο νερό, μόρια οξυγόνου και αζώτου εισέρχονται και χάνονται μέσα στο νερό και έτσι το νερό θα περιέχει αέρα. Εάν ξαφνικά απομακρύνουμε τον αέρα από το δοχείο, τότε τα μόρια του αέρα θα φεύγουν πιο γρήγορα από ότι όταν εισέρχονται στο νερό, και έτσι θα δημιουργούνται φυσαλίδες. Αυτό είναι πολύ κακό για όσους κάνουν κατάδυση, όπως καταλαβαίνουμε (βρασμός νερού).

   Τώρα θα εξετάσουμε μία άλλη διαδικασία. Εάν βάλουμε κρυστάλλους άλατος στο νερό, τι θα συμβεί; Το αλάτι είναι ένα κρυσταλλικό στερεό. Το κρυσταλλικό αλάτι δεν αποτελείται από άτομα, αλλά από ιόντα. Ένα ιόν είναι ένα άτομο πού είτε έχει μερικά επιπλέον ηλεκτρόνια ή έχει χάσει μερικά ηλεκτρόνια. Στο κρυσταλλικό αλάτι βρίσκουμε ιόντα χλωρίου (άτομα χλωρίου με ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο) και ιόντα νατρίου (άτομα νατρίου με ένα ηλεκτρόνιο λιγότερο). Τα ιόντα είναι όλα κολλημένα μεταξύ τους λόγω ηλεκτρικής έλξης στο στερεό αλάτι, αλλά όταν το τοποθετούμε μέσα στο νερό βρίσκουμε εξ αιτίας της έλξης του αρνητικού οξυγόνου και του θετικού υδρογόνου για τα ιόντα, ότι μερικά από τα ιόντα κινούνται πιο χαλαρά, και ότι ο κρύσταλλος διαλύεται στο νερό και έτσι τα ιόντα του άλατος απελευθερώνονται καθώς η κρυσταλλική δομή καταρρέει. Εάν υπάρχει λιγότερο αλάτι, αυτό διαλύεται πλήρως, εάν όμως υπάρχει πολύ αλάτι  περισσότερο από ότι απαιτείται για να έχουμε ισορροπία τότε κάποια άτομα από το κρυσταλλικό αλάτι επιστρέφουν και συσσωματώνονται σε αυτό. Λέγοντας ισορροπία εννοούμε την κατάσταση στην οποία ο ρυθμός με τον οποίο τα άτομα που φεύγουν  ισούται με τον ρυθμό με τον οποίο αυτά επιστρέφουν. Για το κρυσταλλικό αλάτι δεν μπορούμε να θεωρήσουμε ότι αποτελείται από «μόρια άλατος». Εάν αυξήσουμε την θερμοκρασία του διαλύματος άλατος, τότε ο ρυθμός με τον οποίο τα άτομα φεύγουν αυξάνεται. Είναι δύσκολο γενικά, να προβλέψουμε με ποιο τρόπο θα συμπεριφερθούν τα ιόντα ενός άλατος, όταν περισσότερο ή λιγότερο στερεό διαλυθεί. Κάποιες ουσίες διαλύονται περισσότερο, αλλά και κάποιες άλλες ουσίες διαλύονται λιγότερο, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία.