Presentazione meccanica dei fluidi

MECCANICA

DEI FLUIDI

Ing. Valentina Ferro Stati di aggregazione

della materia

• SOLIDO

I solidi hanno molecole vincolate le une dalle altre, l’unico movimento consentitogli è la

vibrazione attorno alla posizione che occupano nel reticolo cristallino. I solidi hanno

volume proprio e forma propria.

• LIQUIDO

I liquidi sono caratterizzati da una elevata mobilità delle molecole che li costituiscono

infatti esse possono scorrere le une sulle altre il che gli consente di cambiare forma ma

risentono dei legami con le molecole vicine ecco perché i liquidi risultano essere poco

comprimibili. Essi hanno volume proprio ma assumono la forma del recipiente che li

contiene.

• AERIFORME

Gli aeriformi sono invece caratterizzati da una elevatissima mobilità molecolare infatti le

molecole risentono molto poco della presenza le une delle altre, sono distanti tra di loro e

possono muoversi liberamente. Gli aeriformi non hanno né volume né forma propria.

Un fluido è o un liquido o un aeriforme in quanto risulta essere caratterizzato da una

elevata mobilità molecolare. Perché parliamo di stati

di aggregazione ?

L’esistenza di tre stati di aggregazione è dovuta alla competizione tra l’Energia di

legame, che tende a mantenere le molecole a distanza di legame e l’energia

cinetica (dipendente dalla temperatura )che tende ad allontanare le molecole tra di

loro. Passaggi di stato

Facendo variare le condizioni di Temperatura e Pressione( parametri fisici ), la materia

può passare da uno stato fisico all’altro, attraverso un processo durante il quale le

molecole modificano il loro stato di moto, ovvero la loro energia cinetica o la distanza di

legame o entrambi.

Il processo attraverso il quale la sostanza passa da uno stato di aggregazione all’altro

prende il nome di passaggio di stato o cambiamento di stato o variazione di fase.

Fusione e solidificazione

La fusione è il passaggio dallo stato solido allo stato liquido, la solidificazione è il passaggio

inverso.

La fusione è caratterizzata da un processo che pur non provocando alcuna sensibile variazione

della distanza tra molecole, origina un notevole aumento della mobilità molecolare.

La solidificazione invece, corrisponde ad un processo durante il quale man mano che si riduce

la temperatura, i moti molecolari diventano sempre più limitati, finché alla temperatura di

solidificazione, il moto delle molecole si riduce ad una periodica vibrazione attorno a dei centri

di equilibrio del reticolo cristallino. Fusione

La fusione di un corpo segue due leggi ben precise:

▪ ogni sostanza, ad una determinata pressione, ha una temperatura specifica di fusione;

▪ durante la fusione del corpo, per tutta la durata del fenomeno, fino a quando tutto il corpo

non ha terminato la trasformazione, la sua temperatura rimane costante;

Solidificazione

Anche in questo caso, vediamo alcune leggi che riguardano la solidificazione:

▪ per una qualunque sostanza, ad una determinata pressione, la solidificazione

avviene ad una temperatura specifica, detta temperatura di solidificazione,

questa è uguale in ogni caso alla temperatura di fusione della sostanza allo stato

solido;

▪ per la conservazione dell’energia, si ha che l’energia necessaria per fondere una

sostanza deve essere uguale in modulo a quella che si deve fornire per

solidificare una stessa quantità di quella sostanza.

Evaporazione

Il processo di Evaporazione si manifesta solo sulla superficie del liquido e per tal motivo vengono

coinvolti solo gli strati superficiali ed avviene a qualsiasi temperatura.

L’evaporazione in un ambiente chiuso dopo un certo tempo cessa perché si raggiunge la pressione di

vapore saturo. Essa viene anche denominata tensione di vapore o pressione di vapore e non è altro

che la pressione esercitata dal vapore della sostanza sulla corrispondente fase condensata ( solida,

liquida) quando le due fasi raggiungono le condizioni di equilibrio termodinamico.

La pressione di vapore saturo aumenta molto rapidamente con la temperatura.

Ebollizione

l’Ebollizione

Per quanto riguarda essa si manifesta per una data pressione in tutta la massa del

liquido ad una determinata temperatura. In sostanza l’ebollizione si raggiunge applicando

un’importante fonte di calore al liquido.

Al contrario dell’evaporazione, l’ebollizione interessa tutta la massa del liquido ed è caratterizzata

dal formarsi di bolle, che risalendo in superficie. Tale processo avviene con acquisto di calore ed

è quindi un processo endotermico.

L’ebollizione si verifica quando la tensione di vapore saturo eguaglia la pressione a