3. Teoria microscopica della materia Termologia 3. Teoria microscopica della materia

3.1 Il moto browniano Esempio: moto incessante e irregolare di un granello di polline sospeso nell’acqua Il moto browniano testimonia che l’acqua (e l’aria) è composta da un numero enorme di molecole in moto continuo, veloce e disordinato Altri esempi: particelle di fumo, profumi o odori nell’aria

3.2 Modello microscopico dei gas Modello microscopico del gas perfetto: forze di attrazione molecolare trascurabili moto incessante, disordinato e molto veloce (agitazione termica) urti elastici contro le pareti del recipiente (leggi della meccanica) Il modello molecolare del gas perfetto consente di interpretare in termini microscopici le proprietà macroscopiche del gas

3.2 Pressione microscopica La pressione del gas è dovuta agli urti delle molecole contro le pareti del recipiente (punto di vista microscopico) Grandezze microscopiche e grandezze macroscopiche: con un procedimento statistico è possibile calcolare la forza media sulle pareti del recipiente, quindi la pressione

3.4 Temperatura microscopica La temperatura assoluta T è una misura dell’energia cinetica media Kmedia degli atomi (o molecole) kB = 1,38 x 10-23 J/K (costante di Boltzmann) l = numero di gradi di libertà (coordinate che descrivono moto mol.) All’aumentare della temperatura, le molecole del gas si muovono sempre più velocemente Allo zero assoluto (T=0) tutte le molecole sono ferme (Kmedia=0) e non possono più essere rallentate ulteriormente (temperatura minima)

3.7 L’energia interna Energia interna di un sistema fisico: è l’energia complessiva di tutte le sue componenti microscopiche Energia interna di un gas perfetto (molecole non interagiscono): somma delle sole energie cinetiche delle N molecole è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta Energia interna di un gas reale (molecole interagiscono): somma dell’energia cinetica (positiva) e dell’energia potenziale (negativa, energia di legame) di tutte le molecole

3.7 Macroscopico e microscopico

3.9 Gas, liquidi e solidi L’energia interna dei corpi è la somma di due contributi: Effetto disgregante (positivo) dovuto a en. cinetica (agitazione termica) Effetto di attrazione (negativo), dovuto a energia potenziale Gas: effetto disgregante prevale su quello di attrazione Liquidi: effetto disgregante ed effetto attrattivo si equilibrano Solidi: le forze di attrazione prevalgono sull’effetto disordinante