Calore e particelle nei passaggi di stato

Calore e particelle nei passaggi di stato

Sappiamo che durante la fusione di una sostanza solida e durante l'ebollizione di una sostanza liquida la temperatura del sistema non aumenta anche se si continua a riscaldarle. Pertanto possiamo affermare che durante i passaggi di stato il calore fornito al sistema non va ad aumentare l'energia termica del corpo.

⚠️ Le quantità di calore acquistate da una sostanza durante la fusione e durante l'ebollizione vengono genericamente chiamate calore latente. L'aggettivo latente significa «nascosto». Per capire dove va a finire il calore latente dobbiamo considerare che cosa avviene a livello particellare.

Fusione

Come sappiamo, le particelle di un solido, a qualunque temperatura, sono molto vicine tra loro, non sono ferme e compiono continui movimenti di oscillazione. Quando le oscillazioni diventano così ampie da rompere la struttura ordinata del solido, le particelle diventano libere di muoversi: il solido fonde e diventa liquido (figura 2.8).

Figura 2.8 Durante la fusione il sistema acquista calore, ma la sua temperatura resta costante. Il calore latente di fusione è assorbito a temperatura costante e serve a spezzare le forze di attrazione tra le particelle e quindi a demolire la forma del solido.

Ebollizione

Le particelle di un liquido sono vicine tra loro ma sono dotate di maggiore libertà di movimento. A qualsiasi temperatura, a causa degli urti tra le particelle, alcune di esse possono staccarsi dalla superficie: il liquido evapora. Riscaldando ancora il liquido si arriva a una temperatura tale per cui anche all'interno del corpo si liberano particelle che formano bolle di vapore: il liquido bolle (figura 2.9).

Figura 2.9 Durante l'ebollizione il sistema acquista calore, ma la sua temperatura resta costante. Il calore latente di ebollizione assorbito a temperatura costante serve per spezzare le forze di attrazione che tengono vicine le particelle che così diventano indipendenti.

Condensazione e solidificazione

È abbastanza ragionevole capire che durante la condensazione e la solidificazione una sostanza libera il calore che aveva in precedenza acquistato e «nascosto».