Laboratorio di Fisica & Chimica

1. Laboratorio di Fisica & Chimica Stati della materia e passaggi di stato Classi seconde L.S.T. Docente: Luciano Canu Anno Scolastico 2010/2011

2. Prerequisiti • Conoscere il S. I. • Sapere che la temperatura è una grandezza fondamentale del S. I. • Conoscere e comprendere i concetti di calore e temperatura • Conoscere le unità di misura utilizzate per esprimere il calore e la temperatura • Conoscere e il termometro

3. Obiettivi – Stati della materia • Sapere e comprendere il significato dei termini “stato fisico” e “stato di aggregazione” della materia • Conoscere e comprendere gli stati della materia dal punto di vista macroscopico • Conoscere e comprendere i parametri caratterizzanti dei tre stati (pressione, temperatura, densità, volume, forma) • Conoscere e comprendere i passaggi di stato, i parametri caratteristici e come li influenzano • Conoscere l’evaporazione e i parametri che la caratterizzano anche in contrapposizione all’ebollizione • Saper interpretare e costruire in laboratorio una curva di riscaldamento/raffreddamento

4. Obiettivi – Trasformazioni • Conoscere e comprendere il significato di trasformazione in senso fisico e chimico, riuscire a fare esempi e saperle distinguere • Comprendere il concetto di sostanza pura, di componente, di elemento e di composto • Saper interpretare e costruire in laboratorio una curva di riscaldamento/raffreddamento

5. Grandezze fisiche • Sono tutte quelle grandezze che caratterizzano una sostanza e che possono essere modificate senza cambiare la natura intima di quella sostanza • Le grandezze fisiche sono collegate alle proprietà fisiche o possono esserne un sinonimo • La descrizione macroscopica di un corpo, di una sostanza o di un fenomeno passa attraverso le grandezze e/o proprietà fisiche • Gli aspetti macroscopici di un corpo o di un fenomeno sono tutti quelli che possiamo percepire e osservare con i nostri sensi, direttamente o con uno strumento

6. Stati della materia • La materia può presentarsi in tre diversi stati di aggregazione • Ciascuno stato presenta caratteristiche macroscopiche particolari • Solido • Liquido • Aeriforme

7. Aggregazione • Gli stati della materia sono chiamati anche di aggregazione perché • Dipendono da come le particelle che compongono la materia si dispongono nello spazio e da come interagiscono • La teoria che descrive la materia come un insieme di piccolissime particelle invisibili riunite per formare un continuo apparente è chiamata • Teoria particellare della materia • Tutte le descrizioni che parlano della materia sotto questo punto di vista sono definite • Aspetti microscopici della materia

8. Descrizione particellare solido • Particelle disposte in modo ordinato • Non si allontanano l’una dall’altra ma possono vibrare • Ci sono legami stabili • Ciascuna particella forma il massimo numero di interazioni con le sue vicine

9. Descrizione particellare liquido • Le particelle si dispongono in modo disordinato • Sono legate ma i legami sono instabili • Si formano e si spezzano in continuazione • Si muovono costantemente ma non si possono allontanare le une dalle altre • Possono solo scorrere

10. Descrizione particellare aeriforme • Le particelle si muovono in modo disordinato e molto velocemente • Ci sono urti continui tra particelle e sulle pareti del contenitore • Non ci sono legami • Possono allontanarsi le une dalle altre

11. Prova a rispondere • La condizione in cui può trovarsi la materia: solido, liquido, aeriforme • Stato fisico o di aggregazione • Tipo di materia avente caratteristiche proprie che la differenziano da tutte le altre • Sostanza pura • Qualunque sostanza che occupa un volume e possiede una massa • materia

12. Passaggi di stato CONDENSAZIONE SOLIDIFICAZIONE FUSIONE EVAPORAZIONE BRINAMENTO SUBLIMAZIONE Temperatura Pressione

13. Proprietà fisiche • La temperatura dei passaggi di stato è una proprietà fisica di una sostanza • È un parametro fisico caratterizzante • Molte sostanze possono essere riconosciute attraverso la loro temperatura di ebollizione o di fusione • Sono denominate anche “Punti fissi” • Altre proprietà fisiche possono essere • Stato fisico • Densità • Colore • Odore • Durezza • Sapore

14. Punti di ebollizione e di fusione

15. Sosta termica acqua ghiaccio + acqua Tf (0 °C a P=1 atm) Temperatura (°C) Tempo di riscaldamento (min) Studiare il fenomeno in laboratorioCurve di riscaldamento • La curva di fusione di un solido (curva di riscaldamento dell’acqua) ghiaccio

16. Sosta termica Teb (100 °C a P=1 atm) Temperatura (°C) acqua vapore acqua + vapore Tempo di riscaldamento (min) Studiare il fenomeno in laboratorioCurve di riscaldamento • La curva di evaporazione di un liquido (curva di riscaldamento dell’acqua)

17. La curva di raffreddamento del vapor acqueo • Il grafico della condensazione ha un andamento inverso rispetto all’ebollizione vapore Tc=100°C (P=1atm) liquido + vapore liquido Temperatura (°C) Tempo di raffreddamento(min)

18. Le particelle in superficie devono vincere forze di attrazione di minore entità rispetto a quelle presenti all’interno del liquido Forze di coesione L’evaporazione L’evaporazione è un fenomeno che riguarda solo la superficie del liquido, le particelle sufficientemente veloci possono vincere le forze di attrazione che le legano alle altre particelle e diventare vapore. L’evaporazione è favorita dall’aumento della superficie delliquido, dalla ventilazione, dall’incremento della temperatura. La velocità con cui il liquido evapora è diversa da liquido a liquido. Se il recipiente è aperto il liquido si raffredda e cala di livello.