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FUSIONE

Ø Quando un solido raggiunge una temperatura sufficientemente

elevata, l’agitazione termica delle molecole tende ad alterare la

struttura cristallina.

Ø Una piccola variazione della distanza intermolecolare origina un

grande indebolimento delle forze di legame passaggio allo

stato liquido. SOLIDIFICAZIONE

Ø Quando si riduce la temperatura di un liquido, il moto delle

molecole diviene sempre più limitato.

Ø Alla temperatura di solidificazione il movimento si riduce ad una

vibrazione periodica attorno a punti di equilibrio regolarmente

disposti formazione del reticolo cristallino passaggio allo

⇒ ⇒

stato solido. Calorimetria 17

CARATTERISTICHE DELLA

FUSIONE E SOLIDIFICAZIONE

Ø Ad una determinata pressione ogni sostanza cristallina presenta

una caratteristica temperatura di fusione T , che coincide con la

f

temperatura di solidificazione T . Sia durante la fusione sia

s

durante la solidificazione la temperatura resta costante.

Calorimetria 18

Ø Calore latente di fusione (L ): quantità di calore che occorre

F

fornire a pressione costante alla massa unitaria di un solido,

portato alla T , per ottenere il suo passaggio completo allo stato

f

l i q u i d o .

ghiaccio→acqua: L = 80 cal/gr

f

Ø Calore latente di solidificazione (C ): quantità di calore che

F

l’unità di massa di un liquido alla T cede a pressione cost

f

all’ambiente esterno per ottenere il passaggio completo allo stato

solido.

acqua→ghiaccio: C = 80 cal/gr

F

INFLUENZA DELLA PRESSIONE

Ø Aumento di pressione aumento di T

⇒ f

Ø Eccezione: la T del ghiaccio diminuisce se si aumenta la

f

pressione (esempio: movimento dei ghiacciai).

Calorimetria 19

EVAPORAZIONE

Ø Le molecole che sono vicine alla superficie del liquido e hanno

velocità sufficientemente elevata possono sfuggire dal liquido e

passare alla fase gassosa. La loro pressione sul liquido chiamasi

“Tensione di vapore”

Ø L’evaporazione avviene a qualsiasi temperatura ma diventa più

probabile se la temperatura aumenta.

Ø L’evaporazione causa un raffreddamento del liquido, perchè

perde le molecole con maggiore energia cinetica (es.: sudore

evapora raffreddamento del corpo).

⇒ Calorimetria 20

CONDENSAZIONE

Ø Le molecole evaporate da un liquido e vicine

alla superficie limite del liquido, possono

essere catturate.

Ø Se il contenitore del liquido è chiuso, si raggiunge una

situazione di equilibrio: il numero di molecole che tornano nel

liquido è pari al numero di quelle che lo lasciano nello stesso

intervallo di tempo. La pressione del vapore in queste condizioni

è detta tensione di vapor saturo.

Ø La tensione di vapor saturo aumenta con la temperatura e non

dipende dalla presenza di aria.

Ø Se il contenitore del liquido non è chiuso, il liquido può

evaporare completamente prima che sia raggiunto l’equilibrio

con il vapore. Calorimetria 21

EBOLLIZIONE

Ø Evaporazione tumultuosa, che si manifesta in tutta la massa del

liquido ad una determinata temperatura.

Ø Se la temperatura di un liquido diviene sufficientemente elevata

formazione di bollicine di vapore. Se la tensione di vapore

delle bolle è minore della pressione esterna le bolle si

frantumano.

Ø Aumentando la temperatura del liquido, la tensione di vapor

saturo all’interno delle bolle diventa uguale o maggiore della

pressione esterna dell’aria: allora le bolle salgono in superficie

dove liberano il vapore.

Ø Un liquido bolle per quel particolare valore di temperatura per

cui la tensione del proprio vapor saturo eguaglia la pressione

esterna. Calorimetria 22

Ø Durante l’ebollizione la temperatura rimane costante, finchè

tutto il liquido non si è trasformato in vapore.

Ø Abbassando la pressione esterna, diminuisce la temperatura di

ebollizione: questa è la spiegazione della diminuzione della

temperatura di ebollizione dell’acqua in montagna.

SUBLIMAZIONE

Ø Evaporazione diretta di un solido, senza passare dalla fase

liquida, dovuta al passaggio alla fase vapore delle molecole più

energetiche sulla superficie limite del solido.

Ø E’ favorita dalle basse pressioni e dalle alte temperature.

Ø Sostanze che sublimano facilmente a temperature e pressioni

ordinarie: naftalina, canfora, iodio, ghiaccio secco (CO in fase

2

solida), profumi solidi. Calorimetria 23

BRINAMENTO

Ø Passaggio diretto dallo stato di vapore a quello solido, senza

passare dalla fase liquida.

Ø E’ favorito da un abbassamento brusco di temperatura.

Ø Esempio: formazione di brina nelle giornate fredde invernali, in

seguito alla solidificazione del vapore d’acqua presente nell’aria.

Calorimetria 24

TRASMISSIONE DEL CALORE: CONDUZIONE

Ø Meccanismo di trasmissione di energia dovuto alle collisioni

molecolari, senza che vi sia spostamento di materia o alterazione

macroscopica dei mezzi.

Ø Esempi:

a) manico di una padella di metallo posta sul fornello a gas,

b) attizzatoio di metallo posto nel caminetto, …

Calorimetria 25

TRASMISSIONE DI CALORE ATTRAVERSO UN

OGGETTO

Ø Quantità di calore che si propaga

ΔQ

nel tempo attraverso un oggetto

Δt

di sezione trasversale A avente le

estremità a distanza l e mantenute

alle temperature T e T :

1 2

T - T

1 2

ΔQ = kA Δt (relazione di Fourier)

l

k: conducibilità termica (dipende dal materiale)

[k] J/s⋅m⋅K

Ø UNITA’ DI MISURA: →

Ø k grande: buoni conduttori (metalli)

Ø k piccolo: isolanti (lana, vetro, legno, polistirolo, sughero…..)

Calorimetria 26

TRASMISSIONE DEL CALORE: CONVEZIONE

Ø Meccanismo di trasmissione di energia mediante il movimento di

molecole da una regione ad un’altra. Meccanismo presente nei

fluidi.

Ø Esempi: a) acqua in pentola riscaldata dal fondo, b)riscaldamento

a termosifoni, c) correnti oceaniche, d) brezze marine.

Ø Esempio di convezione biologica: trasporto del calore generato

all’interno del corpo per convezione attraverso il sangue.

Calorimetria 27

Calorimetria 28

TRASMISSIONE DEL CALORE: IRRAGGIAMENTO

Ø Meccanismo di trasmissione di energia mediante onde

elettromagnetiche. Questo meccanismo non ha bisogno di

materia per il trasporto dell’energia.

Esempio: energia trasmessa dal Sole alla Terra.

LEGGE DI STEFAN-BOLTZMANN

Ø Energia emessa per irraggiamento nel tempo da un

ΔQ Δt

oggetto avente area A e temperatura assoluta T:

4

= e⋅σ⋅A⋅T

ΔQ ⋅Δt

-8 2 4

= 5.67⋅10 W/m K (costante di Stefan-Boltzmann)

σ

e: emissività (dipende dalla natura del corpo)

0 < e < 1: superfici nere (carbone) hanno e 1,

superfici lucide hanno e 0.

Calorimetria 29

Ø Qualsiasi oggetto emette energia per irraggiamento e assorbe

quella irraggiata dagli altri corpi.

Un oggetto a temperatura T , circondato da un ambiente

1

a temperatura T , emette calore radiante nel tempo

ΔQ Δt:

2 14 24

= e⋅σ⋅A⋅(T -T )Δt

ΔQ

se T >T : fluisce dal corpo all’ambiente il corpo si

ΔQ ⇒

1 2

raffredda.

se T <T : fluisce dall’ambiente al corpo il corpo si

ΔQ ⇒

1 2

riscalda.

Ø Applicazione irraggiamento del corpo umano: termografia.

Calorimetria 30

Termogrammi delle braccia e delle mani di una persona sana

(a) prima di fumare e (b) dopo aver fumato una sigaretta.

È evidente il calo di temperatura dovuto alla diminuzione

della circolazione sanguigna associata al fumo.

Calorimetria 31

DIFFUSIONE

Ø Concentrazione: numero di molecole (o numero di moli) per

unità di volume.

Ø Diffusione: moto di una sostanza da una regione in cui la sua

concentrazione è alta ad una regione in cui la sua concentrazione

è bassa, finché le concentrazioni diventano uguali.

Esempi: colorante versato in un bicchiere di acqua, profumo,

 fumo. Calorimetria 32

LEGGE DI FICK

J: velocità di diffusione (kg/s) 3

(C -C )/Δx: gradiente di concentrazione (kg/m /m)

1 2 2

A: area della sezione (m ) 2

D: coefficiente di diffusione (m /s)

C - C

1 2

J = D A

⋅ Δx

Calorimetria 33


PAGINE

38

PESO

2.72 MB

AUTORE

kalamaj

PUBBLICATO

+1 anno fa


DETTAGLI
Esame: Fisica Medica
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (a ciclo unico - 6 anni)
SSD:
Università: Foggia - Unifg
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher kalamaj di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fisica Medica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Foggia - Unifg o del prof Capozzi Vito.

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