Esercizi: Modello particellare e passaggi di stato

Completa la frase con i termini corretti: nello stato solido le particelle sono _ tra loro e possono solo _ attorno a posizioni fisse; nello stato gassoso le particelle sono molto _ e si muovono in modo _.

Associa a ciascun fenomeno il nome del passaggio di stato.

1. a) L'acqua di una pozzanghera diventa vapore acqueo a temperatura ambiente.
2. b) Un cubetto di ghiaccio diventa acqua liquida.
3. c) Il vapore acqueo sullo specchio del bagno diventa goccioline di acqua.
4. d) La naftalina passa direttamente da solido ad aeriforme.

Una pentola con acqua pura viene scaldata a pressione atmosferica normale. Quando l'acqua bolle, il termometro segna $100\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Come si chiama questa temperatura?
2. b) Che cosa succede alla temperatura dell'acqua se si continua a scaldare mentre l'acqua bolle ancora?

Marco scalda un blocchetto di ghiaccio puro, inizialmente a $-10\ ^\circ\text{C}$, e registra la temperatura ogni minuto. Le misure sono: $-10$; $-4$; $0$; $0$; $0$; $0$; $5$; $12\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Quale passaggio di stato avviene nei minuti in cui la temperatura resta a $0\ ^\circ\text{C}$?
2. b) Spiega, con il modello particellare, perché la temperatura non aumenta durante il passaggio di stato, anche se si continua a fornire calore.
3. c) In quale stato si trova il campione alla fine della misura?

Una siringa chiusa sulla punta contiene $60\ \text{mL}$ di aria. Gianna spinge lentamente lo stantuffo fino a ridurre il volume a $20\ \text{mL}$, a temperatura costante. Poi ripete l'operazione con una siringa identica riempita di acqua liquida.

1. a) Descrivi che cosa osserva Gianna nei due casi.
2. b) Spiega la differenza usando il modello particellare.

La tabella riporta temperatura di fusione (TF) e di ebollizione (TE) di quattro sostanze a pressione atmosferica normale.

• Sostanza A: TF $= -39\ ^\circ\text{C}$, TE $= 357\ ^\circ\text{C}$

• Sostanza B: TF $= 0\ ^\circ\text{C}$, TE $= 100\ ^\circ\text{C}$

• Sostanza C: TF $= -218\ ^\circ\text{C}$, TE $= -183\ ^\circ\text{C}$

• Sostanza D: TF $= 801\ ^\circ\text{C}$, TE $= 1.413\ ^\circ\text{C}$

1. a) In che stato si trova ciascuna sostanza a $25\ ^\circ\text{C}$?
2. b) Quale sostanza è liquida nell'intervallo più ampio di temperature?

Un campione di una sostanza pura viene raffreddato partendo dallo stato di vapore. Il grafico temperatura-tempo mostra due tratti orizzontali: il primo a $78\ ^\circ\text{C}$ e il secondo a $-114\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Identifica i passaggi di stato corrispondenti ai due tratti orizzontali.
2. b) Che cosa cambia a livello particellare lungo un tratto orizzontale e che cosa lungo un tratto inclinato?
3. c) Spiega perché un miscuglio di acqua e sale non mostrerebbe un tratto perfettamente orizzontale durante il passaggio di stato, mentre una sostanza pura sì.

In una giornata d'inverno a Milano, un bicchiere di acqua fredda appena tolto dal frigorifero si ricopre di goccioline sulla parete esterna. Il bucato steso, invece, in giornate fredde e secche si asciuga anche con temperature sotto $0\ ^\circ\text{C}$ dopo essersi ghiacciato.

1. a) Individua i passaggi di stato coinvolti nei due fenomeni.
2. b) Spiega l'origine dell'acqua sul bicchiere.
3. c) Spiega perché il bucato ghiacciato si asciuga lo stesso, usando il modello particellare.

In una pentola a pressione l'acqua bolle a circa $120\ ^\circ\text{C}$, mentre a Livigno (circa $1.800\ \text{m}$ di quota) bolle a circa $93\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Spiega che cosa significa che un liquido «bolle» in termini di pressione di vapore e pressione esterna.
2. b) Spiega le due temperature di ebollizione indicate.
3. c) Perché la pasta richiede tempi di cottura diversi nei due casi?