I passaggi di stato
Metti del ghiaccio in un pentolino sul fornello. Mentre il ghiaccio si scioglie, il termometro resta fermo a $0\ ^\circ\text{C}$ per parecchio tempo, anche se la fiamma resta accesa. Dove va a finire quel calore, se la temperatura non sale?
I sei passaggi di stato
Togli un cubetto dal congelatore: dopo un po' diventa una pozzanghera d'acqua e, se lasci il bicchiere al sole per giorni, l'acqua scompare. Come può la materia cambiare forma restando la stessa sostanza?
Copia e completa lo schema con il nome di ogni passaggio di stato: a) Da solido a liquido: $\dots$ b) Da liquido a gas: $\dots$ c) Da gas a liquido: $\dots$ d) Da…
Copia e completa lo schema con il nome di ogni passaggio di stato:
- a) Da solido a liquido: $\dots$
- b) Da liquido a gas: $\dots$
- c) Da gas a liquido: $\dots$
- d) Da liquido a solido: $\dots$
- e) Da solido a gas, senza passare per il liquido: $\dots$
In una bibita con ghiaccio, i cubetti diventano sempre più piccoli fino a scomparire. Quale passaggio di stato ha subito il ghiaccio? Indica lo stato iniziale, lo stato…
In una bibita con ghiaccio, i cubetti diventano sempre più piccoli fino a scomparire. Quale passaggio di stato ha subito il ghiaccio? Indica lo stato iniziale, lo stato finale e il nome del passaggio.
Le palline di canfora che si mettono negli armadi contro le tarme si consumano a poco a poco senza bagnare nulla intorno: passano direttamente da solido a gas. Come si…
Le palline di canfora che si mettono negli armadi contro le tarme si consumano a poco a poco senza bagnare nulla intorno: passano direttamente da solido a gas. Come si chiama questo passaggio di stato?
Fusione e solidificazione
Muovi il cursore e fai passare la temperatura per $0\ ^\circ\text{C}$: le particelle smettono di vibrare ferme al loro posto e cominciano a scivolare le une sulle altre. Quel valore è la temperatura di fusione di questa sostanza.
Per fare il ghiaccio in casa, Leo riempie d'acqua una vaschetta per i cubetti e la mette nel congelatore. Quale passaggio di stato subisce l'acqua? Scrivi il suo nome e…
Per fare il ghiaccio in casa, Leo riempie d'acqua una vaschetta per i cubetti e la mette nel congelatore. Quale passaggio di stato subisce l'acqua? Scrivi il suo nome e la sua direzione (da quale stato a quale stato).
A quale temperatura fonde il ghiaccio? E a quale temperatura bolle l'acqua al livello del mare? Esprimile in gradi Celsius.
A quale temperatura fonde il ghiaccio? E a quale temperatura bolle l'acqua al livello del mare? Esprimile in gradi Celsius.
Marco scalda un pentolino con ghiaccio e acqua e osserva il termometro: finché resta del ghiaccio non fuso, la temperatura non sale. La figura mostra l'allestimento. Che…
Marco scalda un pentolino con ghiaccio e acqua e osserva il termometro: finché resta del ghiaccio non fuso, la temperatura non sale. La figura mostra l'allestimento.
Che cosa succede alla temperatura di una sostanza mentre avviene un passaggio di stato? Sale, scende o resta costante?
Vaporizzazione: evaporazione ed ebollizione
La vaporizzazione, cioè il passaggio da liquido ad aeriforme, può avvenire in due modi.
L'evaporazione è più veloce se fa caldo (le particelle hanno più energia per sfuggire), se la superficie è ampia e se l'aria si muove, perché porta via le particelle appena uscite. Una sostanza che vaporizza assorbe calore da ciò che la circonda: per questo l'alcol sulla pelle dà una sensazione di fresco. All'opposto, la condensazione e la solidificazione cedono calore.
La pentola della nonna bolle e il termometro da cucina segna $100\ ^\circ\text{C}$. Alzi la fiamma al massimo e il vapore esce con più forza, ma il termometro continua a…
La pentola della nonna bolle e il termometro da cucina segna $100\ ^\circ\text{C}$. Alzi la fiamma al massimo e il vapore esce con più forza, ma il termometro continua a segnare $100\ ^\circ\text{C}$, come mostra la figura.
- a) Quale passaggio di stato sta avvenendo?
- b) Se arriva più calore, perché la temperatura non sale? A che cosa serve quell'energia?
Una pozzanghera in strada si asciuga al sole a $20\ ^\circ\text{C}$ senza che l'acqua bolla. Invece l'acqua di una pentola bolle solo quando raggiunge i…
Una pozzanghera in strada si asciuga al sole a $20\ ^\circ\text{C}$ senza che l'acqua bolla. Invece l'acqua di una pentola bolle solo quando raggiunge i $100\ ^\circ\text{C}$. In entrambi i casi l'acqua passa da liquido a gas. Spiega la differenza tra evaporazione ed ebollizione: quale parte del liquido si trasforma in gas in ciascun caso e a quali temperature può avvenire ciascuna?
Quando ti disinfettano una ferita con l'alcol, la pelle si asciuga in pochi secondi e senti una sensazione di freddo nella zona. a) Quale passaggio di stato subisce…
Quando ti disinfettano una ferita con l'alcol, la pelle si asciuga in pochi secondi e senti una sensazione di freddo nella zona.
- a) Quale passaggio di stato subisce l'alcol sulla pelle?
- b) La vaporizzazione richiede calore per avvenire: da dove lo prende l'alcol? Perché senti freddo?
Condensazione, sublimazione e brinamento
Una palla di naftalina o di canfora nell'armadio si consuma settimana dopo settimana fino a sparire, ma non lascia mai liquido intorno. Come può un solido «evaporare» senza passare per il liquido?
Il ghiaccio secco (anidride carbonica solida) a pressione normale non diventa liquido: sublima a circa $-78\ ^\circ\text{C}$, passando direttamente da solido ad aeriforme. Anche la canfora nell'armadio si comporta così a temperatura ambiente.
Quando l'acqua bolle in un bollitore, il vapore esce dal beccuccio. Come si chiama il passaggio di stato da liquido a gas? Fai un altro esempio della vita quotidiana in…
Quando l'acqua bolle in un bollitore, il vapore esce dal beccuccio. Come si chiama il passaggio di stato da liquido a gas? Fai un altro esempio della vita quotidiana in cui avviene lo stesso passaggio.
Quando fai la doccia con acqua calda, lo specchio del bagno si appanna e si copre di goccioline. Quale passaggio di stato subisce il vapore acqueo toccando lo specchio…
Quando fai la doccia con acqua calda, lo specchio del bagno si appanna e si copre di goccioline. Quale passaggio di stato subisce il vapore acqueo toccando lo specchio freddo? Scrivi il suo nome e la sua direzione (da quale stato a quale stato).
Una mattina molto fredda, il parabrezza dell'auto si ritrova coperto di brina: il vapore acqueo dell'aria è passato direttamente a ghiaccio, senza essere prima liquido.…
Una mattina molto fredda, il parabrezza dell'auto si ritrova coperto di brina: il vapore acqueo dell'aria è passato direttamente a ghiaccio, senza essere prima liquido. Che passaggio di stato è? In che cosa assomiglia e in che cosa differisce dalla formazione della rugiada?
La curva di riscaldamento e la sosta termica
Scaldi del ghiaccio e un sensore registra la temperatura ogni minuto. Ti aspetti una salita continua, invece il grafico ha dei tratti orizzontali in cui il tempo passa ma la temperatura resta ferma. Perché il termometro si ferma se la fiamma resta accesa?
Le temperature delle soste sono caratteristiche di ogni sostanza: per questo la temperatura di fusione e quella di ebollizione aiutano a riconoscerla. A parità di fiamma, una quantità doppia di sostanza ha una sosta più lunga, perché ci vuole più calore per cambiare stato a tutta la massa.
Giulia scalda del ghiaccio tritato che esce dal congelatore a $-10\ ^\circ\text{C}$ e misura la temperatura ogni minuto: prima sale fino a $0\ ^\circ\text{C}$; poi resta…
Giulia scalda del ghiaccio tritato che esce dal congelatore a $-10\ ^\circ\text{C}$ e misura la temperatura ogni minuto: prima sale fino a $0\ ^\circ\text{C}$; poi resta fissa a $0\ ^\circ\text{C}$ per $6\ \text{min}$ mentre compare dell'acqua; infine torna a salire. La figura mostra il grafico temperatura-tempo ottenuto da Giulia.
- a) In quale tratto c'è solo ghiaccio?
- b) Che cosa sta succedendo durante il tratto orizzontale a $0\ ^\circ\text{C}$? In quali stati si trova l'acqua in quel tratto?
In un esperimento di laboratorio si scalda un pentolino con ghiaccio a $-5\ ^\circ\text{C}$ con una fiamma costante e si annota la temperatura ogni minuto: la…
In un esperimento di laboratorio si scalda un pentolino con ghiaccio a $-5\ ^\circ\text{C}$ con una fiamma costante e si annota la temperatura ogni minuto: la temperatura sale e raggiunge i $0\ ^\circ\text{C}$ al minuto $2$; resta a $0\ ^\circ\text{C}$ fino al minuto $10$; poi torna a salire fino a $100\ ^\circ\text{C}$, che raggiunge al minuto $20$, e lì rimane mentre l'acqua bolle.
- a) Descrivi come sarebbe il grafico temperatura-tempo: quali tratti crescenti e quali tratti orizzontali (soste) ha, e a quali temperature si trovano.
- b) In quale stato si trova l'acqua al minuto $5$? E al minuto $15$?
- c) Quanti minuti è durata la fusione del ghiaccio?
- d) Che cosa sta succedendo in ciascuna sosta? Perché la temperatura non sale in esse anche se la fiamma resta accesa?
Scaldando una sostanza sconosciuta, il suo grafico temperatura-tempo mostra due soste: una a $50\ ^\circ\text{C}$ e un'altra a $120\ ^\circ\text{C}$, come mostra la…
Scaldando una sostanza sconosciuta, il suo grafico temperatura-tempo mostra due soste: una a $50\ ^\circ\text{C}$ e un'altra a $120\ ^\circ\text{C}$, come mostra la figura.
- a) Che cosa significa ciascuna sosta?
- b) In quale stato si trova la sostanza a $25\ ^\circ\text{C}$? E a $90\ ^\circ\text{C}$?
- c) Potrebbe trattarsi di acqua? Spiega perché i punti di fusione e di ebollizione servono a identificare le sostanze.
Torniamo all'inizio (ricorda la domanda iniziale): il calore fornito mentre il termometro segna $0\ ^\circ\text{C}$ non fa salire la temperatura perché non agita di più le particelle: serve interamente a vincere le forze che tengono le particelle ferme al loro posto nel ghiaccio.