La materia e i suoi passaggi di stato 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

La materia La materia è ogni cosa che occupa uno spazio (e possiamo percepire con i nostri sensi). Essa è costituita da sostanze chimiche, ciascuna delle quali è formata da un determinato tipo di particelle piccolissime, le “molecole”. 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Stati di aggregazione In natura, la materia può presentarsi in tre diversi stati di aggregazione delle molecole: Stato solido Stato liquido Stato aeriforme o gassoso 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

L’acqua L’acqua è l’unica sostanza presente in natura nei tre stati di aggregazione: Stato liquido: fiumi, laghi, mari, pioggia, rugiada, nubi, nebbia, foschia Stato solido: ghiaccio, grandine, neve, brina, nubi Stato aeriforme: vapore 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Forza di coesione Le molecole di ogni sostanza sono attratte fra loro dalla forza di coesione. La forza di coesione può variare in seguito a cambiamenti di temperatura e di pressione: ciò determina il passaggio delle sostanze da uno stato di aggregazione delle molecole ad un altro. 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

La materia allo stato solido ha un proprio volume e una propria forma Questo stato dipende da una forza di coesione molto forte. che tiene le molecole strettamente unite una all’altra in modo più o meno ordinato. 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Stato liquido La materia allo stato liquido ha un proprio volume, ma non ha una forma propria: assume la forma del recipiente che la contiene. Questo stato è caratterizzato da una forza di coesione debole, che consente alle molecole di muoversi disordinatamente, urtarsi tra loro, scivolare una sull’altra. 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Stato aeriforme La materia allo stato aeriforme (gas, vapore) non ha un volume proprio né una propria forma: si distribuisce uniformemente in tutto lo spazio (volume) disponibile. Allo stato aeriforme, le sostanze hanno una forza di coesione debolissima e le molecole sono libere di muoversi in modo caotico e di allontanarsi anche molto l’una dall’altra. 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Temperature Ogni sostanza ha: una temperatura di fusione: quando la raggiunge passa dallo stato solido a quello liquido (fusione) una temperatura di ebollizione: quando la raggiunge, passa dallo stato liquido a quello gassoso (vaporizzazione); 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Le temperature dell’acqua L’acqua ha una temperatura di ebollizione di 100°C: quando la raggiunge, si formano bollicine di vapore acqueo, che salgono in superficie e poi nell’aria (evaporazione), vincendo la pressione atmosferica. La temperatura di fusione dell’acqua è di 0°C: quando il ghiaccio la raggiunge, si scioglie e passa allo stato liquido (fusione). AUMENTO DI CALORE GHIACCIO temperatura <=0° ACQUA LIQUIDA temperatura da >0° a < 100° VAPORE ACQUEO temperatura >=100° DIMINUZIONE DI CALORE 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Viceversa, se la pressione aumenta, l’acqua bolle oltre i 100°C. Se la pressione atmosferica diminuisce, la temperatura di ebollizione si abbassa e l’acqua bolle prima di raggiungere i 100°C. Come in alta montagna: a 1.220 m di altitudine, l’acqua bolle a 96°C e la cottura è più lenta perché avviene a temperatura più bassa. Viceversa, se la pressione aumenta, l’acqua bolle oltre i 100°C. Come nella pentola a pressione: bolle a circa 110°C e la cottura è più rapida, perché avviene ad una temperatura più alta. 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Passaggi di stato - CALORE - CALORE - CALORE SUBLIMAZIONE VAPORIZZAZIONE (ebollizione – evaporazione) FUSIONE + CALORE + CALORE SOLIDO LIQUIDO AERIFORME - CALORE - CALORE SOLIDIFICAZIONE LIQUEFAZIONE (condensazione) - CALORE BRINAMENTO 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Ebollizione ed evaporazione L’ ebollizione interessa tutto il liquido, le cui molecole si separano l’una dall’altra, e passano allo stato di vapore. L’evaporazione è un processo più lento, avviene a qualsiasi temperatura e interessa solo la superficie del liquido: sono cioè le molecole della superficie che un po’ alla volta si staccano dalle loro vicine e si mescolano all’aria. Più la temperatura dell’ambiente è elevata, più velocemente avviene l’evaporazione. Inoltre, siccome il fenomeno interessa solo la superficie del liquido, più ampia è la superficie, più rapidamente avviene l’evaporazione. 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Solidi, temperature, stati NAFTALINA SOLIDO a temperatura <79°C Temperatura di fusione: 79°C Temperatura di ebollizione: 218°C ALLUMINIO SOLIDO a temperatura <660°C Temperatura di fusione: 660°C Temperatura di ebollizione: 2.519°C ARGENTO SOLIDO a temperatura <961°C Temperatura di fusione: 961°C Temperatura di ebollizione: 2.162°C ORO SOLIDO a temperatura <1.064°C Temperatura di fusione: 1.064°C Temperatura di ebollizione: 2.808°C RAME SOLIDO a temperatura <1.084°C Temperatura di fusione: 1.084°C Temperatura di ebollizione: 2.567°C FERRO SOLIDO a temperatura <1.535°C Temperatura di fusione: 1.535°C Temperatura di ebollizione: 3.000°C 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Liquidi, temperature, stati ALCOOL Temperatura di fusione: -114°C LIQUIDO da >-114 a <78°C Temperatura di ebollizione: 78°C ETERE Temperatura di fusione: 116°C LIQUIDO da >-116 a <34°C Temperatura di ebollizione: 34°C MERCURIO Temperatura di fusione: -39°C LIQUIDO da >-39 a <357°C Temperatura di ebollizione: 357°C BENZINA Temperatura di fusione: tra –185 e -135°C LIQUIDO da >-185/-135°C a <80°C Temperatura di ebollizione: 80-100°C 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Stato di plasma - CALORE Esiste un quarto stato di aggregazione, il plasma, che si ottiene portando un gas a temperature superiori a 5000 °C. Le stelle sono, ad esempio, allo stato di plasma, così come lo è la materia presente nei " tubi al neon ". ionizzazione + CALORE PLASMA GAS - CALORE deionizzazione 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Gas, temperature, stati CLORO METANO AZOTO OSSIGENO NEON IDROGENO Temperatura di solidificazione: -101°C Temperatura di ebollizione: -35°C GAS da >-35°C a <5.000°C Temperatura di ionizzazione: 5.000°C METANO Temperatura di solidificazione: -183°C Temperatura di ebollizione: -161°C GAS da >-161°C a <5.000°C Temperatura di ionizzazione: 5.000°C AZOTO Temperatura di solidificazione: -196°C Temperatura di ebollizione: -210°C GAS da >-210°C a <5.000°C Temperatura di ionizzazione: 5.000°C OSSIGENO Temperatura di solidificazione: -218°C Temperatura di ebollizione: -183°C GAS da >-183°C a 5.000°C Temperatura di ionizzazione: 5.000°C NEON Temperatura di solidificazione: -249°C Temperatura di ebollizione: -246°C GAS da >-246°C a <5.000°C Temperatura di ionizzazione: 5.000°C IDROGENO Temperatura di solidificazione: -259°C Temperatura di ebollizione: -253°C GAS da >-253°C a <5.000°C Temperatura di ionizzazione: 5.000°C 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

Anidride carbonica In condizioni normali di pressione (1 atm) e a temperatura inferiore a –78°C, l’anidride carbonica si presenta allo stato solido e prende il nome di “ghiaccio secco”. Il ghiaccio secco, a temperatura superiore a –78°C, passa direttamente allo stato gassoso per sublimazione. SUBLIMAZIONE GHIACCIO SECCO ANIDRIDE CARBONICA Temperatura di solidificazione: <-78° A PRESSIONE NORMALE, NON DIVENTA LIQUIDA GAS da -78° a <5.000° Temperatura di ionizzazione: 5.000° 11/05/2018 www.renatopatrignani.net

F I N E 11/05/2018 www.renatopatrignani.net