fusione e sue leggi

stato solido allo stato liquido La fusione è il passaggio dallo stato solido allo stato liquido e avviene mediante assorbimento di calore la solidificazione stato liquido allo stato solido e avviene mediante cessione di calore

Un solido riscaldato aumenta la energia cinetica delle sue particelle(aumento di temperatura) che rimangono tuttavia ancora aggregate stabilmente: ad una temperatura caratteristica per ogni sostanza pura l’energia fornita (calore di fusione) non produce più aumento di temperatura ma favorisce la disaggregazione delle particelle del solido (lavoro di disaggregazione:fusione) che possono muoversi liberamente pur rimanendo ancora strettamente ravvicinate e reciprocamente attratte

Riscaldamento del solido e temperatura in aumento fusione a temperatura costante Solido+liquido Riscaldamento del liquido e temperatura in aumento liquido Temperatura fusione Calore fornito

La temperatura rimane costante durante la fusione Ogni sostanza pura presenta una specifica temperatura di fusione La temperatura di fusione varia con la pressione solido Temperatura fusione Solido+liquido liquido Calore fornito

solidi diversi presentano punti temperatura solidi diversi presentano punti di fusione diversi Temperatura fusione solido A Temperatura fusione solido B Calore fornito

Lo stesso solido presenta punti di fusione diversi in funzione temperatura Lo stesso solido presenta punti di fusione diversi in funzione della pressione esercitata T.fusione:pressione 10 at T. fusione 1 atmosfera Calore fornito

Raffreddamento del solido e temperatura in diminuzione solidificazione Raffreddamento del solido e temperatura in diminuzione solidificazione a temperatura costante Raffreddamento del liquido e temperatura in diminuzione Temperatura solidificazione Calore ceduto

Un liquido cedendo calore diminuisce la sua energia cinetica e quindi la sua temperatura Ad una temperatura caratteristica per ogni sostanza pura il liquido pur continuando a cedere energia non mostra abbassamento di temperatura:in questa fase avviene la solidificazione terminata la solidificazione il solido perdendo energia abbassa anche la sua temperatura

Leggi della solidificazione:per sostanza pura ogni sostanza pura presenta una specifica temperatura di solidificazione durante la solidificazione la temperatura rimane costante la temperatura di solidificazione equivale a quella di fusione

mediante la cessione di energia da parte del liquido Interpretazione: mediante la cessione di energia da parte del liquido cominciano a prevalere le attrazioni intermolecolari che gradualmente trasformano in solido il liquido essendo diverse le intensità delle attrazioni in funzione della natura diversa delle sostanze anche la temperatura alla quale si verifica la prevalenza della attrazione sulla energia cinetica risulta specifica per ogni sostanza durante la solidificazione,pur cedendo calore la temperatura non diminuisce perché viene nello stesso tempo liberato il calore di solidificazione

Calore di solidificazione solido liquido Liquido+solido Calore di fusione Liquido+solido Calore di solidificazione liquido solido

Sostanze diverse presentano lo stesso tipo di variazioni solido Sostanze diverse presentano lo stesso tipo di variazioni cambiano i valori che sono specifici per ogni sostanza Liquido+solido Calore di fusione liquido

solido Liquido+solido fusione Liquido+vapore ebollizione liquido vapore

processo di fusione e solidificazione e processo di ebollizione e condensazione mostrano un andamento simile i calori di fusione e solidificazione per la unità di massa sono equivalenti:variano con la natura delle sostanze i calori di ebollizione e condensazione per la unità di massa i calori implicati nella fusione,solidificazione, ebollizione,condensazione sono proporzionali anche alla massa della sostanza da trasformare

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legge generale dei gas

Per una determinata massa gassosa indipendentemente dalla sua natura rimane costante il valore del rapporto tra il prodotto della pressione per il volume e la temperatura assoluta P V / T = K i tre parametri variano in modo che i nuovi valori mantengono costante il valore del rapporto iniziale P1.V1/T1 = P2.V2/T2 = P3.V3/T3 = K

Pressione*volume/temperatura=costante P V T K 10 10 100 1 20 20 400 1 5 30 150 1 20 5 100 1 30 5 150 1 Pressione*volume/temperatura=costante

La legge generale può essere scritta anche come PV=KT e indicando la massa gassosa con il numero di moli n PV=nKT e indicando con il nuovo simbolo R la costante K PV=nRT e ponendo n = grammi/peso molecolare PV=gRT/M e introducendo la densità d=g/V P=gRT/MV = dRT/M e ponendo M costante per un certo tipo di gas K=R/M P=KdT la pressione del gas è proporzionale alla sua densità e alla temperatura assoluta

Dalla PV=KT si possono ricavare le precedenti leggi: ISOTERMA :se T=costante segue KT = k PV=k ISOCORA :se V=costante segue che K/V = k P =KT/V ……P = kT ISOBARA :se P=costante segue che K/P =k V=KT/P……V=kT nota:nel caso dei gas reali si deve usare una formula modificata da Van Der Waals che considera anche il volume proprio del gas e le deboli interazioni tra le particelle gassose

Dalla formula PV=nRT considerata nelle condizioni standard si può calcolare il valore della costante generale dei gas R R = PV/nT R = 1 atmosfera*22,4 litri= 0.082 at.litro 1 mole*273°K moli.kelvin nota:il volume molare in c.n =22,4 litri dalla formula PV=gRT/M si può calcolare il peso molecolare M=gRT/PV

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Dalton Gay-Lussac Avogadro

la pressione totale si calcola con Legge di Dalton o delle pressioni parziali In una miscela gassosa ideale con assenza di reazioni chimiche tra i costituenti la miscela la pressione esercitata da un singolo componente è uguale alla pressione che quel gas eserciterebbe se alla stessa temperatura occupasse tutto il volume disponibile Pressione parziale del singolo gas costituente P1=n1.R.T/V P2=n2.R.T/V P3=n3.R.T/V la pressione totale si calcola con P=P1+P2+P3... Oppure P=(n1+n2+n3..)RT/V

Volume costante con tre diversi gas da soli o in miscela Pt P1 P2 P3

Legge di Gay-Lussac o delle combinazioni ad una data pressione e temperatura i volumi di due gas che si combinano stanno tra loro in un rapporto esprimibile con numeri interi e semplici(1,2,3..) e se il prodotto ottenuto nella reazione è pure gassoso anche il suo volume sta in rapporto semplice e intero con i volumi dei gas reagenti Vg1 : Vg2 = 1 : 1 Vg1 : Vg2 = 2 : 1 Vg1 : Vg2 = 2 : 3

1 litro Cl : 2 litri di HCl = 1 : 2 2 litri HCl 1 litro H 1 litro Cl + 1 litro H : 1 litro di Cl = 1 : 1 1 litro H :2 litri di HCl = 1 : 2 1 litro Cl : 2 litri di HCl = 1 : 2

2 litri H2O 2 litri H 1 litro O + 2 litri H : 1 litro di O = 2 : 1 2 litro H :2 litri di H2O = 2 : 2 1 litro O : 2 litri di H2O = 1 : 2

2 litri NH3 3 litri H 1 litro N + 3 litri H :1 litro di N = 3 : 1 3 litri H :2 litri di NH3 = 3 : 2 1 litri N : 2 litri di NH3 = 1 : 2

Per spiegare il fatto che nella combinazione tra i gas tutti gli atomi venivano utilizzati(nessuno atomo restava libero) nel rapporto indicato dalla analisi del prodotto: in HCl il rapporto richiede 1 atomo di H e 1 atomo di Cl in H2O il rapporto richiede 2 atomi di H e 1 atomo di O in NH3 il rapporto richiede 3 atomi di H e 1 atomo di N Avogadro ritenne che in volumi uguali di gas diversi nelle stesse condizioni di pressione e temperatura dovevano essere presenti un uguale numero di particelle gassose dei reagenti e che tali particelle dovevano essere allo stato biatomico(molecole biatomiche e non monoatomiche) H2..Cl2..O2..N2… e non H..Cl..O..N

Se le particelle fossero monoatomiche non si potrebbero verificare i rapporti interi e semplici sperimentati: esempio:1 litro contiene sempre 100 particelle,quindi 100 particelle occupano sempre 1 litro: 100 H + 100 Cl ----> 100 HCl (1 litro e non 2 litri..) 200 H + 100 O ----> 100 H2O(1 litro e non 2 litri..) 300 H + 100 N ---->100 NH3(1 litro e non 2 litri) se fossero invece biatomiche si avrebbe: 100 H2 + 100 Cl2 -->200 H + 200 Cl--> 200 HCl(2 litri) 200 H2 + 100 O2 --> 400 H + 200 O -->200 H2O (2 litri) 300 H2 +100 N2-->600 H + 200 N -->200 NH3(2 litri) come sperimentalmente si trova

In un litro sono presenti n particelle: n particelle occupano sempre un litro n N->2n 2n 1 litro H 1 litro HCl 1 litro Cl + + 1 litro H2 2 litri HCl 1 litro C2l

2 litri H2O 1 litro O + 2 litri H 2 litri H2O 1 litro O2 + 2 litri H2

1 litro NH3 3 litri H 1 litro N + 2 litri NH3 3 litri H2 1 litro N2 +

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vaporizzazione e sue leggi

stato liquido allo stato di vapore La vaporizzazione è il passaggio dallo stato liquido allo stato di vapore e avviene mediante assorbimento di calore può verificarsi in due modi diversi: evaporazione ebollizione evaporazione Liquido + calore ebollizione

La evaporazione avviene secondo particolari modalità: solo alla superficie del liquido evaporante ad ogni temperatura superiore al punto di congelamento in modo impercettibile La ebollizione avviene con altre particolarità: avviene in tutta la massa del liquido ad una temperatura caratteristica per ogni liquido puro in modo tumultuoso,evidente

Ponendo lo stesso tipo di liquido in due recipienti con diversa superficie,alla stessa temperatura,si osserva che la quantità di vapore prodotto varia in funzione della superficie evaporante disponibile,a parità di tempo Inizio evaporazione fine evaporazione

Ponendo lo stesso tipo di liquido in due recipienti con uguale superficie,con diversa temperatura,si osserva che la quantità di vapore prodotto varia in funzione della superficie evaporante disponibile a parità di tempo T1=T2 inizio riscaldamento T1<T2 riscaldamento

Ponendo due liquidi diversi in due recipienti con uguale superficie,con uguale temperatura,si osserva che la quantità di vapore prodotto varia in funzione della natura del liquido a parità di tempo Liquido A e liquido B Liquido A e liquido B

Ponendo due liquidi uguali in due recipienti con uguale superficie,con uguale temperatura,si osserva che la quantità di vapore prodotto varia in funzione della ventilazione(aperto o chiuso) a parità di tempo Con coperchio e senza Con coperchio e senza

Leggi della evaporazione: elementi considerati come variabili importanti per il fenomeno: superficie evaporante,temperatura,natura,ventilazione Velocità di evaporazione: quantità di vapore prodotto nella unità di tempo 1-la velocità a parità di condizione varia con la superficie 2-la velocità a parità di condizioni varia con la temperatura 3-la velocità a parità di condizioni varia con la natura 4-la velocità a parità di condizioni varia con la ventilazione V = f(S,T,N,V)

Velocità evaporazione Velocità proporzionale alla superficie,temperatura,ventilazione e alla natura del liquido Liquido A Liquido A Superficie,temperatura,ventilazione

Ipotesi sul meccanismo che produce la evaporazione e interpretazione delle leggi sperimentali osservate le molecole del liquido sono in continuo movimento casuale essendo dotate di energia cinetica proporzionale alla temperatura le molecole risentono di attrazioni reciproche (dipolo-dipolo..legame idrogeno..forze deboli) in funzione della loro diversa natura chimica le molecole presentano energie cinetiche varie se prese singolarmente:il valore medio della energia è proporzionale alla temperatura misurata le molecole che si trovano alla superficie libera del liquido possono passare nello spazio sovrastante se la loro energia cinetica supera la forza di attrazione da parte delle altre molecole del liquido

Molecole con bassa energia Molecole con alta energia Forza attrattiva

Molecole con Energia maggiore della forza attrattiva abbandonano il liquido se si trovano alla superficie

evidentemente il numero di molecole che possono liberarsi dal liquido dipende dalla superficie disponibile

Più elevata è la temperatura,più numerose sono le molecole con energia adeguata per vincere la attrazione

A parità di temperatura ed energia cinetica,se cambia la natura dei liquidi,cambiano le attrazioni da vincere per evaporare

Se il recipiente è coperto la evaporazione entra in equilibrio con la condensazione:apparentemente non avviene più

La evaporazione avviene quindi con velocità variabile in funzione di superficie evaporante,temperatura,natura, ventilazione:come conseguenza dell’allontanamento dal liquido delle molecole più ricche di energia,la energia media delle molecole nel liquido si riduce:tale fenomeno viene rivelato da un abbassamento di temperatura

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