Contenuto
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Stati della materia
- Cambiamenti di fase tra gli stati della materia
- Improvvisi sbalzi di temperatura e stati di fase
- Effetti della temperatura sulla fase
La materia può esistere in uno stato solido, liquido o gassoso e lo stato in cui si trova una sostanza può essere in gran parte determinato dalla sua temperatura. Quando viene attraversata una determinata soglia di temperatura unica per ogni sostanza nell'universo, si verificherà un cambiamento di fase, cambiando lo stato della materia. In condizioni di temperatura a pressione costante è il fattore determinante principale di una fase delle sostanze. Il differenziale di temperature e le fasi di diversi tipi di materia consente il funzionamento di motori termici e frigoriferi.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
La temperatura ha un effetto diretto sull'esistenza di una sostanza come solido, liquido o gas. Generalmente, l'aumento della temperatura trasforma i solidi in liquidi e i liquidi in gas; riducendolo trasforma i gas in liquidi e i liquidi in solidi.
Stati della materia
A basse temperature, il movimento molecolare diminuisce e le sostanze hanno meno energia interna. Gli atomi si stabiliranno in stati di bassa energia l'uno rispetto all'altro e si sposteranno molto poco, caratteristica della materia solida. All'aumentare della temperatura, alle parti costituenti di un solido viene applicata ulteriore energia termica, che provoca un ulteriore movimento molecolare. Le molecole iniziano a spingere l'una contro l'altra e il volume complessivo di una sostanza aumenta. A questo punto, la questione è entrata nello stato liquido. Esiste uno stato gassoso quando le molecole hanno assorbito così tanta energia termica a causa dell'aumento delle temperature che sono libere di muoversi l'una attorno all'altra ad alta velocità.
Cambiamenti di fase tra gli stati della materia
Il punto in cui la materia sottoposta a una particolare temperatura in condizioni di pressione costante inizia a cambiare fase viene chiamato soglia di cambiamento di fase. A questa temperatura, ogni bit della sostanza esposta al calore cambierà il suo stato. Il passaggio da un solido a un liquido avviene nel punto di fusione e la transizione da un liquido a un gas avviene nel punto di ebollizione. Viceversa, il momento del passaggio da un gas a un liquido è il punto di condensazione e il passaggio da un liquido a un solido avviene nel punto di congelamento.
Improvvisi sbalzi di temperatura e stati di fase
Una sostanza può subire un cambiamento di fase da un solido a un gas o da un gas a un solido se la temperatura a cui è esposta viene modificata molto rapidamente. Se la temperatura attorno a un solido viene aumentata molto rapidamente, può sublimare o passare da un solido a un gas senza esistere come liquido. Nella direzione opposta, un gas improvvisamente raffreddato può subire una deposizione completa.
Effetti della temperatura sulla fase
Se la pressione è costante, lo stato di una sostanza dipenderà interamente dalla temperatura a cui è esposto. Per questo motivo, il ghiaccio si scioglie se viene estratto da un congelatore e l'acqua bolle da una pentola se lasciata a una temperatura troppo elevata per troppo tempo. La temperatura è semplicemente una misura della quantità di energia termica presente nell'ambiente circostante. Quando una sostanza viene posizionata in una temperatura diversa, il calore viene scambiato tra la sostanza e l'ambiente circostante, facendo sì che entrambe raggiungano una temperatura di equilibrio. Quindi quando un cubetto di ghiaccio viene esposto al calore, le sue molecole d'acqua assorbono energia termica dall'atmosfera circostante e iniziano a muoversi più energicamente, facendo sciogliere il ghiaccio d'acqua in acqua liquida.