Lezioni, Termodinamica

CONTENUTI:

• atomo;
• legami molecolari;
• stati di aggregazione;
• definizione di pressione.

ATOMO

L'atomo sta alla base della materia. Esso è costituito da un nucleo centrale, contenente particelle con carica positiva, i protoni, e particelle neutre, i neutroni, e da un altro numero (pari a quello dei protoni) di particelle con carica negativa, gli elettroni, che orbitano intorno al nucleo. Sebbene elettroni e protoni siano presenti in un atomo in numero uguale, essi sono chimicamente diversi.

LEGAMI MOLECOLARI

Gli atomi meno stabili, come quelli dell'idrogeno, si uniscono ad altri atomi formando delle molecole. Nella formazione di un legame intervengono solo gli elettroni più esterni degli atomi coinvolti.

STATI DI AGGREGAZIONE

In generale, ciascuna sostanza presente in natura esiste in 3 stati di aggregazione.

1. Stato solido: un solido, come il ghiaccio nel caso dell'H₂O, possiede forma e volume propri ed è caratterizzato da molecole che rispettano delle posizioni fisse;
2. Stato liquido: un liquido, come l'acqua, possiede un volume proprio ma non una forma propria ed è caratterizzato da molecole che scorrono le une sulle altre insieme;
3. Stato gassoso: un gas, come il vapore acqueo, non ha né forma né volume propri e ciascuna delle sue molecole è libera di muoversi.

CONTENUTI:

• atomo;
• legami molecolari;
• stati di aggregazione;
• definizione di pressione.

ATOMO

L'atomo sta alla base della materia. Esso è costituito da un nucleo centrale, contenente particelle con carica positiva, i protoni, e particelle neutre, i neutroni, e da un certo numero (pari a quello dei protoni) di particelle con carica negativa, gli elettroni, che orbitano intorno al nucleo. Sebbene elettroni e protoni siano presenti in un atomo in numero uguale, essi sono chimicamente diversi.

LEGAMI MOLECOLARI

Gli atomi meno stabili, come quelli dell'idrogeno, si uniscono ad altri atomi formando delle molecole. Nella formazione di un legame intervengono solo gli elettroni più esterni degli atomi coinvolti.

STATI DI AGGREGAZIONE

In generale, ciascuna sostanza presente in natura esiste in 3 stati di aggregazione.

1. stato solido: un solido, come il ghiaccio nel caso dell'H2O, possiede forma e volume propri ed è caratterizzato da molecole che rispettano delle posizioni fisse;
2. stato liquido: un liquido, come l'acqua, possiede un volume proprio ma non una forma propria ed è caratterizzato da molecole che scorrono le une sulle altre insieme;
3. stato gassoso: un gas, come il vapore acqueo, non ha né forma né volume propri e ciascuna delle sue molecole è libera di

In particolare, il plasma è considerato il 4° stato della materia.

Fornendo o sottraendo energia (calore) ad una sostanza, la sua temperatura aumenta o diminuisce. Nelle transizioni di fase (fusione; S→L, evaporazione: L→G, sublimazione: S→G, liquefazione: G→L, solidificazione: L→S, brinamento: G→S), invece, la temperatura della sostanza rimane costante anche se gli fornisco o gli sottraggo energia.

Ad esempio, l'acqua bolle a 100°C ed inizia ad evaporare: finché non ha termine la transizione di fase (e cioè finché l'acqua bolle), la temperatura resta a 100°C anche se aumentiamo, riduciamo o spegniamo la fiamma.

Pressione

La pressione è una grandezza scalare direttamente legata, alla componente normale, di una forza che agisce su una superficie ed inversamente legata alla superficie stessa. In formula:

P = _F/_S = [N/m²] = [Pa]

La pressione, dunque, aumenta all’aumentare della forza e al diminuire della superficie, sulla quale essa agisce,

P = lim F₁ → 0 / S

ed è costante se anche F₁ tende a zero.All'interno di un fluido (liquidi - gas) la pressione è uguale in tutte le direzioni.

Ad esempio, inserendo una moneta in un pacchetto pieno di monete, la pressione che si eserciterà sarà uguale su tutte le monete.

Ad esempio, mettendo dell'acqua in un palloncino già pieno e forato, l'acqua uscirà da tutti i buchi.

CONTENUTI:

• Pressione nei liquidi
• Pressione nei gas

Sul pelo dell'acqua insiste, la pressione atmosferica ₀ = 1 atm. La pressione che insiste nel punto *, immerso, dipende dalla pressione atmosferica più quella esercitata dalla colonna d'acqua al suo di sopra, secondo la LEGGE DI STEVINO:

P = P₀ + ℎ dove, è la densità del liquido (in questo caso l'acqua) ed ℎ è l'altezza dal punto * al pelo libero dell'acqua ( è l'accelerazione gravitazionale).

ESPERIENZA DI TORRICELLI

La pressione atmosferica al livello del mare si calcola mediante l'ESPERIENZA DI TORRICELLI, per la quale si usa un fluido pesante, il mercurio (Hg):

_Hg = 13,56 volte la densità dell'acqua

_H2O = ^M/_V (1 litro d'acqua pesa 1 kg e inoltre 1