La materia e i suoi passaggi di stato

La materia
e i suoi passaggi di stato
05/06/2017
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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”.
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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
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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
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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.
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Stato solido
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.
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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.
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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.
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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);
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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
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Pressione
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.
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Passaggi di stato
SUBLIMAZIONE
+ CALORE
VAPORIZZAZIONE
(ebollizione – evaporazione)
FUSIONE
+ CALORE
+ CALORE
SOLIDO
LIQUIDO
AERIFORME
- CALORE
- CALORE
SOLIDIFICAZIONE
LIQUEFAZIONE
(condensazione)
- CALORE
BRINAMENTO
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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.
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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
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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
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Stato di plasma
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 ".
+ CALORE
ionizzazione
PLASMA
GAS
- CALORE
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deionizzazione
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Gas, temperature, stati
CLORO
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
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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
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Temperatura di
solidificazione:
<-78°
A PRESSIONE
NORMALE,
NON DIVENTA
LIQUIDA
GAS
da -78° a <5.000°
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Temperatura di
ionizzazione:
5.000°
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F I N E
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