Quali sono i cambiamenti di stato della materia?
I cambiamenti di stato della materia si riferiscono alle trasformazioni che la materia subisce da uno stato all'altro senza modificarne la composizione. Questi cambiamenti si verificano quando la pressione e/o la temperatura variano.
Sulla Terra si manifestano naturalmente gli stati solido, liquido, gassoso e plasmatico. I cambiamenti di stato che avvengono tra questi sono: vaporizzazione, fusione, solidificazione, sublimazione, sublimazione inversa, ionizzazione e deionizzazione.
Vediamo cosa sono, come vengono prodotti e quali sono gli esempi più comuni nella vita quotidiana.
solidificazione
A sinistra: passaggio da uno stato liquido (acqua) a uno stato solido (ghiaccio). A destra: passaggio dal cioccolato fuso al cioccolato solido, in una tavoletta.
La solidificazione è il passaggio da uno stato liquido a uno stato solido. Si verifica quando la temperatura di un liquido o di un fluido diminuisce notevolmente.
Come avviene la solidificazione? Quando la temperatura del fluido diminuisce, le particelle si avvicinano sempre di più l'una all'altra, fino a diventare così compatte da ridurre il movimento tra di esse. Questa approssimazione e mancanza di mobilità tra le particelle è ciò che conferisce fermezza ai solidi.
Il punto massimo in cui il fluido si indurisce è noto come punto di congelamento.
Esempi
- Formazione di ghiaccio.
- Indurimento del cioccolato.
- Tempra di metalli fusi (gioielleria, strumenti di lavoro, ecc.).
- Produzione di saponette.
- Indurimento della gelatina.
Sciogliere o sciogliersi
A sinistra: passaggio da solido (ghiaccio) a liquido (acqua). A destra: il gelato al ghiacciolo si scioglie.
La fusione o la fusione è il passaggio da uno stato solido a uno liquido. La fusione si verifica quando il solido è esposto ad un aumento della temperatura.
Come avviene la fusione o la fusione? Quando la temperatura aumenta notevolmente, le particelle di materia solida iniziano a separarsi l'una dall'altra. Poiché la separazione è maggiore, le particelle ottengono più movimento. Di conseguenza, la materia comincia ad assumere un aspetto fluido e perde la sua forma. Cioè, il solido si trasforma in un liquido.
Esempi
- Scongelamento delle calotte polari.
- Cioccolato fuso.
- Burro fuso per la cottura.
- Cera di candela fusa (paraffina).
- Fusione di gelati ghiaccioli esposti al calore dell'ambiente.
Vaporizzazione o evaporazione
A sinistra: passaggio da uno stato liquido a uno gassoso. A destra: casseruola di acqua bollente (in evaporazione).
La vaporizzazione è il passaggio da uno stato liquido a uno stato gassoso. La vaporizzazione si verifica quando un liquido è esposto a un aumento di temperatura.
Come avviene la vaporizzazione? La vaporizzazione è un processo che procede costantemente e lentamente in certi fluidi, ma accelera quando il liquido raggiunge il Punto di ebollizione.
In queste condizioni, le particelle iniziano ad allontanarsi l'una dall'altra. L'interazione tra loro si interrompe e, quindi, il loro movimento diventa espansivo, dando luogo alla formazione dello stato gassoso.
Esempi
- Vapore di acqua bollente.
- Asciugare un pavimento bagnato.
- Evaporazione del sudore.
- Asciugare i panni all'aria aperta.
- Formazione di nubi per evaporazione dell'acqua terrestre.
Potrebbe interessarti: Evaporazione
Condensazione
A sinistra: passaggio dallo stato gassoso a quello liquido. A destra: sudore da un bicchiere di acqua ghiacciata in un ambiente caldo.
La condensazione è il passaggio da uno stato gassoso a uno liquido. La condensa si verifica quando la temperatura scende e/o la pressione nell'ambiente aumenta.
Come avviene la condensa? Quando la temperatura scende e/o la pressione sale, le particelle che compongono il gas iniziano ad avvicinarsi tra loro, tanto da perdere parte della loro mobilità. In questo modo avviene il passaggio dallo stato gassoso a quello liquido.
Esempi
- La pioggia.
- La traspirazione di un bicchiere di liquido freddo.
- Rugiada.
- Appannamento di vetri e specchi.
sublimazione
A sinistra: passaggio dallo stato solido allo stato gassoso. A destra: sublimazione del ghiaccio secco.
La sublimazione è il passaggio diretto dallo stato solido allo stato gassoso. In questo caso, non c'è passaggio attraverso lo stato liquido. La parola sublimazione, infatti, deriva dal latino io sublimarò, che significa "alzarsi".
La sublimazione si verifica quando un solido mantenuto ad una temperatura estremamente bassa entra in contatto con una temperatura più alta, entro una certa pressione.
Come si produce la sublimazione? Per tutte le sostanze esiste un punto di temperatura e pressione in cui lo stato solido, il liquido e il gas coesistono in equilibrio, che si chiama punto triplo.
Quando la temperatura dello stato solido è inferiore al punto triplo e, inoltre, la tensione di vapore è sufficientemente bassa, non ci sono condizioni per la formazione di liquido. Quindi, qualsiasi contributo di energia (calore), non importa quanto piccolo, fa sì che le particelle del solido si separino bruscamente e si espandano nello spazio sotto forma di gas.
Ad esempio, il ghiaccio secco è un blocco solido di anidride carbonica (CO2) e viene conservato ad una temperatura di -78°C, cioè al di sotto del punto triplo. Quando il ghiaccio secco è esposto a temperatura ambiente, a una pressione inferiore a 5,2 atmosfere, si trasforma direttamente in un gas. Questa è la sublimazione.
Esempi
- Sublimazione del ghiaccio secco.
- Sublimazione del naftalene.
- Sublimazione del colore.
- Sublimazione chimica per farmaci.
Sublimazione o deposizione inversa
A sinistra: passaggio dallo stato gassoso allo stato solido. A destra: depositi di neve.
La sublimazione inversa consiste nel passaggio diretto dallo stato gassoso allo stato solido. La sublimazione inversa è anche conosciuta come deposizione, sublimazione inversa, sublimazione regressiva, desublimazione o cristallizzazione.
La deposizione inversa o sublimazione si verifica quando il gas entra in contatto con temperature molto basse in modo rapido o improvviso.
Come si produce la sublimazione inversa o la deposizione? Quando un gas o vapore è esposto a temperature molto basse e in determinate condizioni di umidità, perde rapidamente la sua energia termica. Quindi, le sue particelle vengono compattate e passa allo stato solido.
Esempi
- Neve.
- Formazione di brina
- Scie di condensazione di aerei nel cielo.
- Formazione di fuliggine nei camini.
Ionizzazione
A sinistra: transizione dallo stato gassoso a quello plasmatico. A destra: fulmine in un temporale.
La ionizzazione è il passaggio da gas a plasma. Questo processo avviene quando un gas viene riscaldato.
Come avviene la ionizzazione? Quando un gas viene riscaldato, le particelle che compongono il gas iniziano a muoversi più velocemente e si scontrano tra loro. Ciò aumenta il livello di energia, causando la perdita degli elettroni più esterni degli atomi e la trasformazione dell'atomo in uno ione.
Parte dell'energia di questi atomi ed elettroni può dare origine a fotoni. Questo processo fa brillare il gas, che dà origine al plasma.
Esempi
- Fulmine dai temporali.
- Le aurore polari (aurora boreale e aurora australis).
- Luci al neon.
- Televisori al plasma.
- Lampade al plasma.
deionizzazione
A sinistra: transizione dallo stato plasmatico allo stato gassoso. A destra: processo di saldatura dei metalli.
La ionizzazione è il passaggio da gas a plasma. È il processo inverso della ionizzazione. Si verifica quando un gas caricato elettricamente si raffredda.
Come avviene la ionizzazione? A differenza della ionizzazione, la deionizzazione è un processo in cui un gas si raffredda, facendogli perdere la sua carica energetica.
Esempio.
- Il fumo che si genera durante il processo di saldatura dei metalli.
- Il fumo di una fiamma appena spenta.
Potrebbe interessarti:
- Che cosa è la materia?
- Stati del materiale
- Proprietà della materia
