Conducibilità elettrica nei liquidi e nei gas

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
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Data:	17.03.2006
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Conducibilità nei liquidi e nei gas
L’acqua pura, a contatto con 2 elettrodi, lame con una differenza di potenziale, l’amperometro non segnerà la circolazione di nessuna corrente elettrica, a differenza dell’acqua del rubinetto che contiene Sali disciolti. Se aggiungiamo del sale da cucina, un acido, una base, l’intensità di corrente aumenterà notevolmente, se disciogliamo nell’acqua pura dello zucchero non succederà niente. Questo perché non tutte le sostanze disciolte nell’ acqua si scompongono attraverso la dissociazione elettrolitica formando ioni positivi e ioni negativi. Il cristallo del sale è tenuto insieme dal legame ionico Na+ + Cl- dovuto all’eccesso di carica positiva del sodio e dal difetto di carica positiva del cloro. Il sale da cucina così come una sostanza acida o basica disciolta nell’acqua subisce un bombardamento da parte delle molecole dell’acqua le qual sono capaci di penetrare in questo legame ionico determinando una dissociazione elettrolitica determinando ioni positivi e ioni negativi. Questo accade solo nelle soluzioni di Sali, gli Acidi e le Basi. L’elettrolita che è l’acqua, provocando questa dissociazione fa sì che nella massa d’acqua siano presenti già cariche elettriche, per cui, i2elettrodi chiusi a formare un circuito, sottoposti a una differenza di potenziale, non fa altro che determinare un campo elettrico mettendo in movimento le cariche. La dissociazione elettrolitica e la formazione delle cariche non è dovuta agli elettrodi ma all’ elettrolita che è l’acqua pura, gli elettrodi determinano soltanto la corrente che mette in moto le cariche già presenti. Un elettrodo si chiama ANODO, un elettrodo si chiama CATODO: le cariche positive vanno verso il catodo, gli ioni negativi vanno verso l’anodo. Abbiamo così un accumulo di ioni da una parte e dall’altra dopo la saturazione il passaggio dell’elettricità verrà interrotto. Questo tipo di conducibilità viene applicato nell’industria per determinate applicazioni. All’aumentare della diff di potenziale aumenta l’intensità di corrente, anche quì la curva caratteristica del potenziale segue una linea retta uguale alla prima legge di Ohm che vale pure qui, a differenza della seconda.

Mentre una pila in una reazione chimica si scarica attraverso il lavoro che trasporta la carica positiva dal potenziale più alto al potenziale più basso e viceversa la carica negativa contro le forze del campo elettrico, a un certo punto si esaurisce. Invece, gli accumulatori, utilizzati in un determinato modo, forniscono l’energia necessaria per far circolare corrente in un circuito, inseriti in un’altra maniera si ricaricano. Sono le batterie ricaricabili, la batteria della macchina (soluzione acida con capsule di piombo). Il numero delle ricariche è limitato, con il passare del tempo perdono la capacità di accumulare carica.

Conducibilità nei gas
Una stessa sostanza può essere vapore o gas. Al di sopra della temperatura critica è gas, al di sotto è vapore. Quando si trova allo stato di vapore, si liquefare anche aumentando la pressione, se si trova allo stato di gas, possiamo aumentare la pressione all’infinito ma non si liquefae, bisogna prima portarlo a vapore abbassando la temperatura al di sotto di quella liquida. Il gas liquido (accendino), gas solido(azoto per le bombolette che gelano la parte sbattuta. Una sostanza, quando si trova allo stato di gas non fa passare elettricità se si trova allo stato puro, ma in natura ha all’interno ioni positivi o negativi o elettroni liberi a causa degli agenti ionizzanti che provocano una scissione agendo sulle molecole del gas. Questi agenti sono i raggi gamma provocati da sostane radioattive o raggi cosmici. Nel nostro pianeta è praticamente impossibile avere gas puri per le radiazioni della terra stessa, quelle solari, quelli cosmici che non possiamo eliminare. 2elettrodi con una differenza di potenziale determinano lo spostamento degli ioni formando un campo elettrico, queste particelle che acquistano velocità notevoli urtano altre molecole innescando un processo di ionizzazione, l’intensità di corrente così aumenta. Tutto questo dipende dalla differenza di potenziale, distanza a cui sono mesi gli elettrodi e dalla pressione a cui è sottoposto il gas. A pressione normale, la curva caratteristica che dice come varia l’intensità di corrente rispetto alla differenza di potenziale:all’aumentare della differenza di potenziale, si ha via via un aumento dell’intensità di corrente, poi, a un certo punto si raggiunge un valore di tensione Vs, di saturazione, per cui l’intensità di corrente raggiunge un valore massimo chiamato intensità di corrente di saturazione, quindi se aumento la differenza di potenziale, l’intensità di corrente non varia, non è più una linea retta, la I legge di Ohm non è più valida. La quantità di elettricità che arriva agli elettrodi supera la quantità di ionizzazione che nell’unità di tempo avviene, aumentando la differenza di potenziale cioè aumentando il campo elettrico, gli ioni che vengono prodotti per effetto della ionizzazione è uguale alla quantità di carica che nell’unità di tempo arriva e si ha questa saturazione, quindi se aumento la differenza di potenziale non succede nulla fin quando raggiunge un valore di tensione che si chiama tensione d’innesco, a quel punto il processo di ionizzazione cresce n maniera esponenziale, l’intensità di corrente ha un’impennata notevole, lo stesso campo elettrico fa si che avvenga tutto questo.
Una molecola è costituita da un nucleo di elettroni che vi orbitano attorno in certi livelli energetici. Può capitare che l’urto che subisce per effetto di una particella ionizzata, produce lo spostamento di un elettrone verso livelli più esterni, la molecola è eccitata. Ciò ha una durata brevissima, la natura tende a riportare tutto in equilibrio, l’elettrone tornerà nella sua orbita originale, cosa che avviene con uno sviluppo notevole di energia sottoforma di energia luminosa. L’effetto luminoso è provocato dall’eccitazione della molecola che non si ionizza ma subisce spostamenti di elettroni verso orbite esterne per poi ritornare verso orbite più interne. Il fenomeno viene stabilizzato se si ha la luce continua. Tutto è regolato dalla pressione, al ridurre di questa l’intensità può crescere, tanti fattori intervengono. Questa intensità d’innesco provoca la scarica a valanga. Nel caso dei temporali, le nubi, quando la differenza di potenziale raggiunge milioni di Volt, si raggiunge la tensione di innesco o avviene la scarica a valanga, cioè in pochi secondi passa una quantità di carica anche di centinaia di Coulomb, milioni di Ampere e percepiamo un bagliore, il lampo(se avviene tra le nubi), o il fulmine(se avviene tra nubi e terra). Questa scarica oltre a produrre luminosità, produce uno sviluppo notevole di calore per cui si espande nascendo un’onda longitudinale di espansione e di compressione, l’onda sonore, quindi il rumore che segue al lampo dovuto allo sviluppo di calore. La luce si propaga più velocemente quindi prima vediamo il lampo e poi il tuono che in realtà avvengono simultaneamente.