Passaggi di stato pt.1

La materia, come ben sappiamo, si può presentare sotto forma di tre stati diversi: solido, liquido, gassoso (o aeriforme).
I vari passaggi di stato avvengono grazie a degli scambi di calore. La parola °calore° ci porta a pensare che questi scambi dipendano dalla temperatura. Questo è verom ma non del tutto: modificando la pressione di un gas, esso può aggregarsi in modo diverso e quindi cambiare stato a temperature diverse.

Passaggi_di_stato

Studiamo ora tutti i passaggi presenti nella figura sovrastante.

Fusione

fusioneLa fusione, come si può notare dalla figura precedente, è quel passaggio che vede la materia allo stato solido diventare liquida. La temperatura che raggiunge il corpo quando inizia a fondersi è detta appunto temperatura di fusione.
Durante il processo di fusione (finchè tutto il corpo non si è sciolto completamente quindi) è bene sapere che la temperatura rimane costante (come si può notare nella figura accanto), per poi riprendere a salire se continuiamo a fornire calore e portare il corpo alla vaporizzazione (processo che vedremo dopo).
L’energia necessaria per la fusione è espressa dalla formula:

ΔE = Lf * m , dove Lf rappresenta il calore latente di fusione ed indica l’energia che occorre per fondere 1 Kg di una determinata sostanza. La sua unità di misura quindi sarà J/Kg. Il calore latente di fusione naturalmente varia di sostanza in sostanza.

NB Se l’energia è fornita tramite scambi di calore, la formula sarà:

Q = Lf * m

Vaporizzazione

fusione ed ebollizioneContinuiamo a fornire calore alla nostra sostanza. Dopo che questa è diventata completamente liquida, la sua temperatura aumenterà di nuovo, portandola al secondo passaggio di stato: la vaporizzazione. Esso può avvenire per ebollizione o per evaporazione.
L’evaporazione avviene a qualsiasi temperatura in cui la sostanza è liquida (t non è costante): le molecole superficiali “abbandonano” il liquido evaporando.
L’ebollizione invece fa valere gli stessi concetti espressi precedentemente, ma le denominazioni cambiano:
– la temperatura a cui la sostanza inzia a vaporizzare è detta temperatura di ebollizione;
– durante il processo in cui la sostanza evapora, la temperatura si mantiene costante e ricominca a salire a fine processo;
-l’energia necessaria per tale trasformazione anche qui è direttamente proporzionale alla massa ed al calore latente di vaporizzazione.
La formula per calcolare tale energia è: ΔE = Lv * m , oppure: Q = Lv * m

NB Il calore latente di vaporizzazione anche qui si misura in J/Kg, ma rappresenta l’energia necessaria per trasformare 1 Kg di sostanza in vapore a temperatura costante! Altrimenti non si tratterebbe di ebollizione, ma di evaporazione.
[Si tratta di vapore saturo quando lo scambio fra le molecole che evaporano e quelle che si condensano (naturalmente in ambiente chiuso) è uguale per entrambi i processi, ovvero numero molecole che evaporano = numero molecole che si condensano.]

In figura, ecco il grafico dei due passaggi di stato finora studiati.

Prosegui qui la lettura per la seconda parte…

 

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