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Cambiamenti di stato: vaporizzazione e condensazione


Oltre al fenomeno dell’ebollizione esiste quello dell’evaporazione, che avviene a tutte le temperature per le quali una data sostanza è liquida. Per esempio, le pozzanghere e i vestiti lavati si asciugano grazie a questo fenomeno. L’ebollizione e l’evaporazione sono due diversi aspetti della vaporizzazione. Nel corso dell’evaporazione la temperatura del liquido non rimane automaticamente costante, come accade nell’ebollizione. Quindi bisogna specificare meglio cosa si intende per calore latente di vaporizzazione: esso è numericamente uguale alla quantità di energia necessaria per trasformare completamente in vapore 1 kg di una data sostanza, mantenendo la sua temperatura costante.

Il raffreddamento per evaporazione


Le molecole di un liquido sono legate alle altre da forze intermolecolari di coesione. Quindi riescono a evaporare soltanto quelle molecole che hanno, contemporaneamente, le seguenti proprietà:
  • 1. sono vicine alla superficie del liquido;
    2. hanno il verso della velocità rivolto verso l’esterno;
    3. hanno un modulo della velocità abbastanza grande da poter sfuggire alle forze di coesione che tendono a mantenere la molecola nel liquido.
Quindi l’evaporazione sottrae al liquido molte delle sue molecole più veloci, cioè quelle con l’energia cinetica più grande. Di conseguenza nel corso dell’evaporazione l’energia cinetica media delle molecole del liquido diminuisce; dal punto di vista macroscopico, il liquido si raffredda.

Il meccanismo della sudorazione evita di farci surriscaldare perché permette di raffreddare la superficie del nostro corpo proprio grazie all’evaporazione del sudore.

La condensazione

Il fenomeno inverso della vaporizzazione è detto condensazione. Essa avviene, per esempio, quando il vapore d’acqua (aeriforme) presente nell’aria diviene liquido a contatto con un oggetto freddo come il bicchiere con la bibita appena tolto dal frigorifero. Durante la condensazione, come durante la solidificazione, il sistema in esame cede energia all’ambiente circostante. Nella condensazione di una massa m di un aeriforme, la quantità di energia ceduta all’ambiente è:

E = Lv m

I rigassificatori
Attualmente il commercio mondiale del gas naturale è fortemente limitato dalla necessità di gasdotti che colleghino la zona di produzione a quelle di consumo. Per risolvere questo problema è sempre più diffuso l’utilizzo di impianti di liquefazione del gas naturale posti vicino ai luoghi di produzione. Il gas naturale viene liquefatto facendolo raffreddare, a una pressione vicina a
quella atmosferica, fino alla temperatura di -160 °C. Sotto questa forma il gas liquefatto può essere trasportato con navi metaniere, che svolgono la funzione di «thermos», fino al porto di destinazione (terminal di rigassificazione).

In questi terminal il gas naturale (liquido) è scaricato dalle navi e riportato allo stato aeriforme facendolo passare in tubi immersi in acqua calda.
Il combustibile utilizzato in questo processo corrisponde circa allo 1,5% del prodotto vaporizzato. Il gas così trattato è pronto per l’immissione in rete. Un metro cubo di metano liquido, quando passa allo stato gassoso, occupa un volume di 600

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