Cambiamenti di stato - appunti

Materie:Appunti
Categoria:Fisica
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Testo

I CAMBIAMENTI DI STATO
I PASSAGGI TRA STATI DI AGGREGAZIONE
• Ciascuna sostanza può essere solida, liquida o gassosa a seconda della temperatura e della pressione a cui si trova
• Quasi tutti i corpi all’aumentare della temperatura passano dallo stato solido a quello liquido, poi a quello gassoso
• Ogni passaggio di stato è accompagnato da assorbimento o liberazione di energia
• Il passaggio a uno stato in cui le molecole hanno maggior movimento richiede energia perché occorre vincere le forze attrattive che tengono vicine le molecole
LA TEMPERATURA DI FUSIONE E DI SOLIDIFICAZIONE
• La fusione è il passaggio dallo stato solido a quello liquido
• La solidificazione è il passaggio dallo stato liquido a quello solido
• A una data pressione, per ogni sostanza la fusione e la solidificazione avvengono ad una temperatura ben determinata, che si chiama temperatura di fusione o di solidificazione di quella sostanza
• durante tutto l’intervallo di tempo, in cui avviene la fusione o la solidificazione di una sostanza, la sua temperatura si mantiene costante
IL CALORE LATENTE DI FUSIONE E DI SOLIDIFICAZIONE
Quando un corpo caldo è posto a contatto con uno più freddo, la temperatura di entrambi varia fino a raggiungere un valore intermedio tra le due temperature. Questo non è vero mentre è in corso un cambiamento di stato.
.
Quando una sostanza fonde si mantiene a temperatura costante, perché l’energia in arrivo non viene utilizzata per aumentare la temperatura del corpo, ma per dividere le particelle di materia
Si chiama calore latente di fusione la quantità di energia necessaria per fondere completamente una sostanza, quando essa si trova alla temperatura di fusione.
• Si dice latente (nascosto) perché pare che non ci sia scambio di energia; mentre in effetti questo c’è, perché l’energia ceduta dal corpo caldo serve a dividere le particelle del corpo più freddo.
• Questa grandezza si misura nel S.I. in joule/kg.
• E’ ovvio che il calore latente di solidificazione è uguale al calore latente di fusione
LA VAPORIZZAZIONE E LA CONDENSAZIONE. IL CALORE LATENTE DI VAPORIZZAZIONE
• La vaporizzazione è la trasformazione di una sostanza dallo stato liquido a quello di vapore.
• La condensazione è il passaggio dallo stato di vapore allo stato di liquido.
• A una data pressione, per ogni sostanza la vaporizzazione e la condensazione avvengono ad una temperatura ben determinata, che si chiama temperatura di ebollizione di quella sostanza
• L’evaporazione avviene anche a temperatura ambiente (panni stesi al sole) ed interessa solo la parte superficiale del liquido
• L’ebollizione avviene quando la formazione di vapore avviene in tutta la massa del liquido.
• Come per il passaggio da solido a liquido si è definito il calore latente di fusione, per la transizione dalla fase liquida a quella di vapore si definisce il calore latente di vaporizzazione:
quantità di energia necessaria per far passare una sostanza dallo stato liquido a quello di vapore, a temperatura costante.
LA SUBLIMAZIONE
• La sublimazione è il passaggio diretto dallo stato solido a quello aeriforme
• La condensazione è il passaggio diretto dallo stato aeriforme allo stato solido
• In condizioni opportune di pressione e temperatura tutti i cristalli (solidi) possono sublimare. Tuttavia la sublimazione in condizioni normali è una cosa molto rara
• In condizioni normali sublimano la naftalina, la canfora e lo iodio
VARIAZIONE DELLA TEMPERATURA DI FUSIONE AL VARIARE DELLA PRESSIONE
Le sostanze possono essere divise in 3 gruppi:
1. volume della sostanza solida = volume della sostanza liquida (Vs = Vl)
2. volume della sostanza solida < volume della sostanza liquida (Vs < Vl)
3. volume della sostanza solida > volume della sostanza liquida (Vs > Vl); caso dell’acqua
siccome d = m/V
1. densità della sostanza solida = densità della sostanza liquida (ds = dl)
2. densità della sostanza solida > densità della sostanza liquida (ds > dl)
3. densità della sostanza solida < densità della sostanza liquida (ds < dl)
Supponiamo di aumentare la pressione atmosferica:
1. temperatura di fusione a pressione normale = temperatura di fusione a pressione maggiore
2. temperatura di fusione a pressione normale < temperatura di fusione a pressione maggiore
perché la pressione si contrappone al passaggio di stato
3. temperatura di fusione a pressione normale > temperatura di fusione a pressione maggiore
perché la pressione favorisce il passaggio di stato
UN ESEMPIO PRATICO: IL FENOMENO DEL RIGELO
Un cubo di ghiaccio vicino alla temperatura
di fusione è trapassato da un filo di metallo
cui sono appesi due pesetti. Il cubo non si
rompe.
Questo succede perché il filo con i pesetti
aumenta la pressione esercitata sul ghiaccio

le parti di ghiaccio vicine al filo fondono
prima (3° caso). Una volta passato il filo il
ghiaccio ricongela perché la pressione è tornata a valori normali
VARIAZIONE DELLA TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE AL VARIARE DELLA PRESSIONE
P atmos

vapori Il liquido evapora strato per strato e pian piano
evapora tutto
liquido
barometro
Il liquido evapora strato per strato, ma ad un certo => vapore
punto l’evaporazione si blocca, perché la pressione
del vapore ha raggiunto un valore tale che il
liquido non riesce più ad evaporare. Si crea vapor liquido
saturo, cioè una specie di equilibrio.
Se la pressione del vapor saturo di una sostanza è
più alta rispetto a quella di un’altra, vuol dire che
la prima sostanza tende di più ad evaporare dell’altra. (Es: Acqua ed alcool etilico)

Nel liquido è già contenuto del gas; dando calore in più si creano
delle bollicine dove c’è dentro aria e vapore. A poco a poco le
bolle, avendo una pressione inferiore rispetto a quella del liquido
dove sono, salgono verso la superficie e scoppiano quando la
Pressione interna è superiore rispetto a quella della P. Atmosferica

Se diminuisco la P. Atmosferica le bollicine scoppiano ad una
temperatura inferiore (sul Monte Bianco è 87°C).

Se aumento la P. Atmosferica le bollicine scoppiano ad una
temperatura superiore
calore

Esempio