Cambiamento di stato

Cambiamento di stato Transizione di una sostanza da uno stato di aggregazione a un altro; in base allo stato iniziale e a quello finale si parla rispettivamente di fusione (da solido a liquido), solidificazione (da liquido a solido), evaporazione (da liquido ad aeriforme), liquefazione (da aeriforme a liquido) e sublimazione (da solido ad aeriforme e viceversa, senza passaggio attraverso lo stato intermedio di liquido). La transizione dallo stato di vapore a quello liquido è detta più propriamente condensazione.

I cambiamenti di stato possono essere interpretati in base ai modelli atomici e molecolari delle sostanze. Immaginiamo ad esempio di riscaldare un pezzo di ghiaccio: se la quantità di energia che somministriamo sotto forma di calore è sufficiente a rompere i legami che mantengono le molecole del solido nelle corrispondenti posizioni di equilibrio, ha inizio la fusione. Le vibrazioni delle particelle intorno alle posizioni di equilibrio si fanno sempre più ampie, finché le molecole abbandonano il posto che occupavano nella struttura regolare del solido e iniziano a muoversi disordinatamente, urtandosi a vicenda. Se il riscaldamento continua, le molecole che si trovano in prossimità della superficie libera del liquido possono raggiungere l'energia sufficiente per vincere le forze di coesione che le attraggono verso l'interno dell'elemento e staccarsi da quest'ultimo: inizia così il processo di evaporazione, che avviene tanto più rapidamente quanto più è estesa la superficie libera del liquido.

In generale, la temperatura alla quale avviene un cambiamento di stato varia fortemente da sostanza a sostanza e dipende dalle condizioni di pressione; inoltre, un aumento di pressione fa abbassare il punto di fusione delle sostanze che diminuiscono di volume nel passaggio allo stato liquido (come l'acqua), e lo innalza nel caso contrario.

È importante osservare che, durante il cambiamento di stato di una sostanza, la temperatura si mantiene costante, poiché la quantità di energia ceduta o assorbita durante la transizione viene completamente impiegata nella transizione stessa. Sperimentalmente si può verificare che la quantità di calore che è necessario somministrare o prelevare da un corpo perché questo subisca un cambiamento di stato è proporzionale alla massa del corpo; il coefficiente di proporzionalità prende il nome di calore latente e rappresenta la quantità di calore assorbita o ceduta da un corpo di massa unitaria perché si verifichi la transizione tra uno stato di aggregazione e un altro, lasciando inalterate le condizioni di pressione e temperatura. Il calore latente varia naturalmente da sostanza a sostanza.