Gli stati della materia e i passaggi di stato - WeSchool


Come l’esperienza di tutti i giorni ci insegna, gli oggetti sono in grado di interagire diversamente con noi. Con le nostre sole mani siamo in grado di spostare una cubetto di ghiaccio dal freezer al bicchiere, ma altrettanto facilmente non possiamo far lo stesso con l’acqua del rubinetto che sfugge in fretta dalle nostre dita. Il vapore che esce da una tazza bollente di the, invece, diventa impossibile da toccare, per quanto se ne possa cogliere il 
calore
.





















Videolezione "Tavola periodica degli elementi: spiegazione"

























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Questi semplici esempi elencati rappresentano i tre principali stati fisici nei quali possiamo trovare la materia, in questo specifico caso l’acqua: lo 
stato solido
, lo 
stato liquido
 e lo 
stato aeriforme
.


Il termine “stato” è spesso sostituito con “fase”.


Una delle caratteristiche che contraddistingue i tre stati è l’
interazione fra le molecole
 che costituiscono una sostanza. Se l'interazione è 
forte
 la sostanza sarà tendente al solido, se 
debole
 un liquido. Se addirittura le molecole risultano abbastanza 
lontane
 l’una all’altra, la materia sarà aeriforme (nel linguaggio comune gassosa).


Per questo motivo generalmente i solidi hanno una 
densità
 maggiore dei liquidi e dei gas. Dall’interazione intermolecolare derivano altre proprietà come la capacità dei liquidi e dei gas di 
assumere la forma 
del recipiente in cui si trovano. I solidi e liquidi, inoltre, mantengono il proprio volume e sono
 incomprimibili
, a pressioni non particolamente alte. I gas, invece, possono essere compressi o espansi modulando la 
pressione
, come succede nei pistoni del motore a scoppio, o a seguito dell'innalzamento della temperatura nel pallone della mongolfiera. Questi due parametri possono permettere alla materia di cambiare le proprie caratteristiche, compiendo 
un passaggio di stato
. I passaggi di stato (o cambiamenti di fase) assumono nomi diversi a seconda dello stato di partenza e dello stato di arrivo.


Fusione
: solido → liquido


Solidificazione
: liquido → solido


Evaporazione
: liquido → gas


Condensazione 
o 
liquefazione
: gas → liquido


Sublimazione
: solido → gas


Brinamento
: gas → solido


 




                    Schematizzazione dei passaggi di stato 
  


Per ogni sostanza questi passaggi avvengono a pressioni e temperature specifiche, caratteristiche che sono intrinseche alla sostanza stessa.


L’anidride carbonica a temperatura ambiente e a pressione atmosferica può trovarsi soltanto come gas o come solido. Il ghiaccio secco ha il vantaggio di sublimare senza lasciare traccia di sé, poichè non passa attraverso lo stato liquido. Gas come l’azoto o l’idrogeno invece necessitano pressioni molto alte per essere solo liquefatti, e spesso questo passaggio richiede procedure che hanno costi molto elevati.




               Ghiaccio secco in sublimazione.


Credits: Wikimedia Commons ElfQrin, Christopher.

