Cambiamenti di stato

I cambiamenti di stato

I possibili stati di aggregazione della materia sono solido, liquido e gassoso.

I passaggi da uno stato all'altro sono detti cambiamenti di stato ed avvengono quando un corpo riceve o cede calore. Si conoscono i seguenti:

fusione (da solido a liquido) e solidificazione (da liquido a solido)
vaporizzazione (da liquido a gassoso) e condensazione (da gassoso a liquido)
sublimazione (da solido a gassoso) e brinamento (da gassoso a solido)

Nota bene: la temperatura di una sostanza non varia durante un passaggio di stato; il calore assorbito (o ceduto) dal corpo viene utilizzato per allontanare (o avvicinare) le molecole del corpo. Ad esempio, mentre il ghiaccio si fonde, la temperatura resta costante a $0°C$ , oppure, quando l'acqua bolle rimane a $0°C$ .

Fusione e solidificazione

La fusione avviene mediante l'assorbimento di calore di un solido che si trova ad una specifica temperatura, detta temperatura di fusione $T_f$ .

Quando il corpo risulta completamente fuso, un ulteriore assorbimento di calore ne fa aumentare la temperatura.

La solidificazione di un corpo avviene alla stessa temperatura $T_f$ della fusione.

Al contrario della fusione, un corpo emette calore durante la solidificazione.

Nota bene: la temperatura di fusione del ghiaccio è $T_f=0^oC$

Calore latente di fusione

Il calore $Q$ necessario per fondere un solido a temperatura $T_f$ è direttamente proporzionale alla sua massa $m$ :

$Q=\lambda_f \cdot m$

La costante $\lambda_f$ , detta calore latente di fusione, è caratteristica della sostanza di cui è composto il corpo e si misura in $J/kg$ .

Nota bene: il calore assorbito da un corpo durante la sua fusione, è uguale al calore emesso dal corpo durante la sua solidificazione. Il calore latente di solidificazione è uguale a quello di fusione.

Vaporizzazione e condensazione

La vaporizzazione avviene mediante l'assorbimento di calore di un liquido e può avvenire mediante:

evaporazione: interessa soltanto le particelle sulla superficie del liquido. Durante il processo la temperatura del liquidi non resta costante;

ebollizione: interessa tutto il volume del liquido e avviene ad una specifica temperatura di vaporizzazione

T_e

La condensazione di un liquido avviene alla stessa temperatura $T_e$ di vaporizzazione.

Al contrario della vaporizzazione, un liquido emette calore durante la condensazione.

Nota bene: la temperatura di vaporizzazione dell'acqua è $T_e=100^oC$ .

Calore latente di vaporizzazione

Il calore $Q$ necessario per vaporizzare un liquido a temperatura $T_e$ è direttamente proporzionale alla sua massa $m$ :

$Q=\lambda_v \cdot m$

La costante $\lambda_v$ , detta calore latente di vaporizzazione, è caratteristica della sostanza di cui è composto il liquido e si misura in $J/kg$ .

Nota bene: il calore assorbito durante la vaporizzazione di un liquido è uguale a quello emesso durante la sua condensazione. Il calore latente di vaporizzazione è uguale a quello di condensazione.