Concetti Chiave
- Nel modello particellare, nei solidi le particelle sono vicine e legate da forze intense, con un movimento limitato che mantiene il volume costante.
- Nei liquidi, le particelle sono meno compatte e scorrono tra loro, con legami meno intensi rispetto ai solidi, permettendo una maggiore fluidità.
- Nei gas, le particelle sono distanti e libere, con deboli forze di attrazione, risultando in una struttura disordinata e facilmente comprimibile.
- La compressione varia tra stati: solidi e liquidi sono poco comprimibili, mentre i gas si comprimono facilmente con l'aumento della pressione.
- La dilatazione termica differisce per stato; i solidi richiedono più energia per l'espansione rispetto a liquidi e gas, data la loro struttura più rigida.
Il modello particellare della materia nei tre stati di aggregazione
Ipotizziamo la struttura della materia nei suoi dei tre stati di aggregazione.
Nei solidi le particelle sono vicine, con un movimento molto ridotto (oscillano su posizioni fisse), tenute insieme da forze intense. Le particelle si muovono tutte insieme, in modo coeso: immaginando di applicare una forza di trazione o di spinta su una singola particella, essa si muoverebbe trascinando tutte le altre e quindi anche lo spazio occupato non modificherebbe (volume proprio).
I liquidi si caratterizzano per una minore "compattezza", che permette per esempio di "affondare" la mano al loro interno. Le particelle sono legate tra loro da forze meno intense, che consentono loro di scorrere le une sulle altre e di avere distanze reciproche leggermente maggiori che nei solidi. Questo spiega la minore densità che in genere hanno i liquidi rispetto ai solidi.
Nei gas le particelle sono molto lontane, "rarefatte" libere di muoversi e quasi del tutto prive di vincoli reciproci: quindi vi sono forze di attrazione debolissime, e quasi totale mancanza di ordine.
Il modello particellare spiega anche le differenze riscontrate nella compressione, che si puo' interpretare come un "avvicinamento forzato" delle particelle per azione della pressione: le particelle del solido e del liquido (queste ultime un po' meno) sono cosi' vicine che non é possibile comprimere i corpi, mentre le particelle dei gas per effetto dell'aumento di pressione sono spinte le une verso le altre e il volume occupato diminuisce.
Allo stesso modo si spiega la diversa dilatazione termica. Fornendo calore le particelle acquistano sempre maggiore energia e quindi capacità di movimento: per allontanarsi tra loro le particelle di un solido necessitano di molta più energia (a parità di condizioni) rispetto a quelle di un liquido o di un gas.
Si puo' inquadrare il modello in uno schema che utilizza i seguenti criteri organizzatori: ordine all'interno del sistema, forze di coesione tra le particelle, distanza tra le particelle, movimento e quindi energia delle particelle.
Domande da interrogazione
- Qual è la principale differenza tra le particelle nei solidi e nei liquidi?
- Come si comportano le particelle nei gas rispetto ai solidi e ai liquidi?
- In che modo il modello particellare spiega la compressione e la dilatazione termica?
Nei solidi, le particelle sono vicine e si muovono poco, mantenendo posizioni fisse grazie a forze intense. Nei liquidi, le particelle sono meno compatte, legate da forze meno intense, permettendo loro di scorrere le une sulle altre.
Nei gas, le particelle sono molto lontane e libere di muoversi, con deboli forze di attrazione e quasi totale mancanza di ordine, a differenza dei solidi e dei liquidi dove le particelle sono più vicine e ordinate.
La compressione è vista come un avvicinamento forzato delle particelle, possibile nei gas ma non nei solidi e liquidi. La dilatazione termica avviene quando le particelle, ricevendo calore, acquisiscono energia e si allontanano, richiedendo più energia nei solidi rispetto ai liquidi e gas.
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