didattica attiva
CHIMICA DI BASE
approfondimento > Teoria cinetico-particellare
e temperatura
Quando le particelle acquistano calore, come nel caso
del vapore, si muovono più velocemente e la temperatura misurata dal termometro aumenta. La temperatura è
una grandezza macroscopica collegata alla velocità delle particelle, che ne rappresenta il livello microscopico.
A questo punto, siamo in grado di dare una definizione
precisa di temperatura.
Vapore
Liquido
P figura 1 Le particelle
di acqua si muovono con
velocità e direzione continuamente variabili. Alcune
particelle in superficie,
sufficientemente veloci
da vincere l’attrazione di
quelle circostanti, abbandonano il liquido e passano
allo stato di vapore.
La temperatura è una misura dell’energia cinetica
media delle particelle di un corpo.
In un corpo riscaldato l’energia cinetica delle particelle aumenta. In un corpo raffreddato l’energia cinetica delle particelle diminuisce. Le particelle di un corpo
hanno sempre la stessa massa, per cui ogni variazione di
energia cinetica è legata a variazioni della velocità delle
particelle.
Quando prendiamo in mano un corpo caldo, percepiamo una sensazione di calore. La spiegazione a livello
microscopico della sensazione percepita è che l’energia
cinetica media delle particelle di quel corpo è maggiore
di quella delle particelle della nostra mano. Se lo stesso
corpo, a distanza di tempo, ci trasmettesse una sensazione di freddo, ciò significherebbe che l’energia cinetica
media delle particelle è diminuita e che le particelle si
muovono più lentamente di quando lo sentivamo caldo.
È importante fare attenzione al termine «media» riferito all’energia cinetica delle particelle che compare nella definizione della temperatura. Il significato del termine è analogo a quello che usa l’insegnante, quando af-
Fabio Fantini, Simona Monesi, Stefano Piazzini - Progetto
ferma che in una prova di verifica la media dei voti della
classe è 6. Ciò non significa che tutti gli alunni hanno
preso 6, ma che alcuni hanno riportato 6, altri un voto
inferiore e altri ancora un voto superiore a 6.
Nel caso delle particelle di un corpo, la situazione è
anche più complessa. Infatti, non solo ogni particella
può avere un’energia cinetica diversa da quella delle
altre, ma la sua energia cinetica cambia continuamente a causa degli urti con altre particelle, durante i quali ci sono trasferimenti di energia. Ciascuna particella
può variare la propria energia a causa dell’urto, ma l’energia totale delle particelle che si urtano rimane invariata. Ciò comporta la conservazione dell’energia totale
del corpo.
Questo fatto spiega il fenomeno dell’evaporazione,
che consiste nel passaggio di particelle da liquido a vapore a temperature più basse di quella di ebollizione. Alcune
particelle del liquido possono infatti arrivare a possedere energia cinetica sufficiente a vincere le forze di attrazione che le legano alle altre particelle; se queste particelle si trovano alla superficie del liquido, si liberano e
passano allo stato di vapore (figura 1).
Si tratta di un fenomeno che riguarda un numero limitato di particelle, al contrario dell’ebollizione in cui il
vapore si forma anche all’interno del liquido, non solo in
superficie. In un tempo sufficientemente lungo, però, l’evaporazione può interessare l’intera massa del liquido,
come succede all’acqua in un bicchiere lasciato scoperto
per alcuni giorni .
scienze naturali • Italo Bovolenta editore - 2011
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