Cambiamenti di stato: ebollizione

ARIANNAMARESCA
di ARIANNAMARESCA
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Sapiens
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Scopri il fenomeno dell'ebollizione, analizzando le leggi fondamentali, le temperature di ebollizione e i calori latenti di vaporizzazione di vari liquidi. Approfondisci le differenze con la fusione e il ruolo dell'energia nel processo di vaporizzazione.

Concetti Chiave

  • Lo stagno liquido inizia a bollire a 2270 °C, dove l'energia assorbita serve a separare le molecole senza aumentare la temperatura.
  • Durante l'ebollizione, la temperatura di un liquido rimane costante, anche se assorbe energia.
  • Le leggi sperimentali dell'ebollizione stabiliscono che ogni liquido ha una temperatura di ebollizione fissa a una data pressione.
  • Il calore latente di vaporizzazione è direttamente proporzionale alla massa del liquido e si misura in joule/kilogrammo.
  • Il calore latente di vaporizzazione dell'acqua è quasi sette volte maggiore del suo calore latente di fusione, spiegando i tempi diversi di evaporazione e fusione.

Vaporizzazione

Scaldiamo dello stagno, che si trovando allo stato liquido. Facendo ciò, vediamo che la sua temperatura aumenta fino a quando si giunge a 2270 °C e lo stagno inizia a bollire: l’ebollizione ha le stesse caratteristiche generali della fusione.
Come per la fusione:

    Durante l’ebollizione l’energia assorbita dal liquido serve per allontanare le molecole tra loro e non per aumentare la loro energia cinetica media (la temperatura non aumenta).
Anche per l’ebollizione di un liquido si ricavano tre leggi sperimentali:
    1. a una data pressione, per ogni liquido l’ebollizione avviene a una temperatura determinata, detta temperatura di ebollizione;
    2. durante tutto l’intervallo di tempo in cui avviene l’ebollizione di un liquido, la sua temperatura si mantiene costante;
    3. l’energia necessaria per trasformare in vapore l’intera massa m di un liquido, che si trova già alla temperatura di ebollizione, è direttamente proporzionale a m.
La terza legge è espressa dalla formula calore latente di vaporizzazione (J/kg)
E = Lv m
Dove:
    E = energia di vaporizzazione (J)
    m = massa del liquido (kg)
    La costante Lv è detta calore latente di vaporizzazione e si misura in joule/kilogrammo.
È numericamente uguale alla quantità di energia necessaria per trasformare completamente in vapore 1 kg di una data sostanza.

Se l’energia è fornita per mezzo di calore la formula precedente si scrive così
Q = Lv m .

Nella tabella seguente sono riportate le temperature di ebollizione e i calori latenti di vaporizzazione di diversi liquidi.
Elementi:

    Elio
    Idrogeno
    Azoto
    Ossigeno
    Etere etilico
    Alcol etilico
    Acqua
    Glicerina
    Mercurio
    Zolfo
    Piombo
    Argento
Temperatura di ebollizione (°C):

    1) - 269
    2) - 253
    3) - 196
    4) - 183
    5) 35
    6) 78
    7) 100
    8) 290
    9) 357
    10) 445
    11) 1750
    12) 2193

K
    4
    20
    77
    90
    308
    351
    373
    563
    630
    718
    2023
    2466
Calore di
vaporizzazione (x
[math]10^3[/math]
J/kg)
    21
    452
    201
    213
    377
    854
    2253
    830
    295
    327
    871
    2336

Nota che il calore latente di vaporizzazione dell’acqua è quasi sette volte maggiore del suo calore latente di fusione: è questa la ragione per la quale, mentre il ghiaccio scaldato si scioglie rapidamente, l’acqua contenuta in un pentolino bolle tanto a lungo prima di evaporare completamente.

Studia con la mappa concettuale

Domande da interrogazione

  1. Qual è il processo che avviene durante l'ebollizione di un liquido?

    2. Durante l'ebollizione, l'energia assorbita dal liquido serve per allontanare le molecole tra loro, mantenendo costante la temperatura, come indicato nel testo.

  2. Quali sono le leggi sperimentali che governano l'ebollizione?

    3. Le tre leggi sperimentali affermano che: 1) l'ebollizione avviene a una temperatura determinata per ogni liquido a una data pressione; 2) la temperatura rimane costante durante l'ebollizione; 3) l'energia necessaria per vaporizzare un liquido è proporzionale alla sua massa.

  3. Perché il calore latente di vaporizzazione dell'acqua è significativo rispetto al suo calore latente di fusione?

    4. Il calore latente di vaporizzazione dell'acqua è quasi sette volte maggiore del suo calore latente di fusione, il che spiega perché l'acqua in un pentolino impiega più tempo a evaporare completamente rispetto al ghiaccio che si scioglie rapidamente.

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