Concetti Chiave
- Le reazioni esotermiche producono calore e trasferiscono energia dal sistema all'ambiente, come la combustione del carbone e la respirazione cellulare.
- Le reazioni endotermiche assorbono calore dall'ambiente e sono meno comuni, come nel caso dei climatizzatori.
- La combustione avviene quando un combustibile, contenente carbonio o idrogeno, si unisce a un comburente, liberando energia.
- Le reazioni spontanee, come la dissoluzione del sale in acqua, tendono ad aumentare il disordine del sistema (entropia) e sono unidirezionali.
- L'energia fluisce spontaneamente dai corpi caldi a quelli freddi, livellando la temperatura e incrementando il disordine.
Reazioni esotermiche ed endotermiche
Le reazioni esotermiche sono quelle che avvengono con produzione di calore, cioè trasferiscono energia dal sistema all’ambiente, le reazioni endotermiche invece sono quelle che assorbono calore dall’ambiente.
Le reazioni esotermiche determinano un sensibile riscaldamento sia del sistema che dell’ambiente.
Un esempio è la combustione del carbone: C + O2 CO2 + calore
e la respirazione cellulare: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + calore
(Glucosio)
Più rare sono le reazioni endotermiche (ad esempio le reazioni su cui si basano il funzionamento dei climatizzatori).
Combustione e reazioni spontanee
Nel caso della combustione la reazione avviene quando vengono in contatto un combustibile e un comburente che liberano una quantità rilevante di energia.
Il combustibile è un composto contenente carbonio o idrogeno, mentre il comburente è una sostanza contenente atomi di elementi a elevata elettronegatività (N, O, F) di cui il più diffuso è l’ossigeno dell’aria.
Altre reazioni avvengono in modo spontaneo ad esempio versando del comune sale da cucina nell’acqua si scioglie in modo spontaneo, l’acqua congela spontaneamente a -5°C, il carbonio si combina spontaneamente con l’ossigeno dell’aria per formare il biossido di carbonio.
Principio delle trasformazioni spontanee
Il principio che giustifica le trasformazioni spontanee è questo: esse sono unidirezionali e tendono a far aumentare il disordine del sistema (entropia). E’ impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia di far passare calore da un corpo più freddo ad uno più caldo.
Quindi l’energia tende a fluire spontaneamente dai corpi caldi a quelli freddi, livellando la temperatura e aumentando lo stato di disordine.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza principale tra reazioni esotermiche ed endotermiche?
- Cosa è necessario affinché avvenga una combustione?
- Qual è il principio che regola le trasformazioni spontanee?
Le reazioni esotermiche producono calore e trasferiscono energia dal sistema all'ambiente, mentre le reazioni endotermiche assorbono calore dall'ambiente (come indicato nel testo).
Per la combustione è necessario che un combustibile, contenente carbonio o idrogeno, venga a contatto con un comburente, come l'ossigeno, liberando una quantità significativa di energia (come descritto nel testo).
Le trasformazioni spontanee sono unidirezionali e tendono ad aumentare il disordine del sistema, o entropia, e non possono avvenire se il risultato è solo il trasferimento di calore da un corpo più freddo a uno più caldo (secondo quanto spiegato nel testo).
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