La materia che ci circonda può presentarsi in tre stati diversi: solido, liquido e aeriforme. Quando la materia passa da uno stato all'altro avviene una trasformazione che chiamiamo passaggio di stato, e dipende quasi sempre dal calore.
Ogni sostanza è formata da piccolissime particelle che si muovono e si attraggono in modo diverso a seconda dello stato in cui si trova. Nei solidi le particelle sono vicinissime e si muovono pochissimo, perciò la forma e il volume restano stabili nel tempo. Nei liquidi le particelle scivolano una sull'altra, quindi il liquido mantiene il proprio volume ma assume la forma del recipiente che lo contiene. Negli aeriformi, come il vapore o l'aria, le particelle si muovono velocemente in ogni direzione e occupano tutto lo spazio disponibile. Quando forniamo o togliamo calore, le particelle si muovono di più o di meno, e così la sostanza cambia stato senza diventare una sostanza diversa.
Quando il calore aumenta
Se riscaldiamo un solido, le sue particelle iniziano a vibrare con più forza fino a separarsi: questa trasformazione si chiama fusione e avviene a una temperatura precisa, diversa per ogni sostanza. Continuando a scaldare il liquido ottenuto, le particelle si agitano ancora di più e sfuggono nell'aria sotto forma di vapore: questo passaggio si chiama ebollizione e avviene a una temperatura ben determinata, come i 100 gradi dell'acqua pura. Esiste anche un passaggio più lento, chiamato evaporazione, che avviene solo in superficie e a qualsiasi temperatura, come quando i panni stesi si asciugano al sole anche d'inverno. In alcuni casi particolari un solido può trasformarsi direttamente in aeriforme senza passare dallo stato liquido, e questo fenomeno prende il nome di sublimazione, come accade alla naftalina lasciata negli armadi che, col tempo, scompare. Tutte queste trasformazioni hanno una cosa in comune: la materia assorbe calore dall'ambiente per cambiare stato.
Quando il calore diminuisce
Quando togliamo calore a una sostanza, le particelle rallentano e si avvicinano, dando origine ai passaggi inversi rispetto a quelli visti prima. Il passaggio da aeriforme a liquido si chiama condensazione e lo vediamo quando il vapore acqueo dell'aria tocca una superficie fredda e si trasforma in piccole gocce, come sul vetro della finestra in una giornata d'inverno. Se continuiamo a raffreddare il liquido, le particelle si bloccano in posizioni fisse e si ottiene un solido attraverso il passaggio chiamato solidificazione, come l'acqua che diventa ghiaccio nel congelatore. Esiste anche il passaggio inverso della sublimazione, chiamato brinamento, in cui un vapore diventa direttamente solido, come il vapore acqueo che si trasforma in brina sui prati nelle notti molto fredde d'autunno. Tutti questi passaggi avvengono perché la sostanza cede calore all'ambiente esterno.
Ricorda
- I passaggi di stato sono trasformazioni della materia tra solido, liquido e aeriforme: non cambia la sostanza, ma il modo in cui le sue particelle si muovono.
- Aggiungendo calore avvengono fusione, evaporazione, ebollizione e sublimazione; togliendo calore avvengono condensazione, solidificazione e brinamento.
- Piccolo esercizio sul quaderno: disegna tre rettangoli e scrivi sopra ciascuno le parole solido, liquido e aeriforme, poi collega i rettangoli con frecce e, accanto a ogni freccia, scrivi il nome del passaggio di stato corretto e indica se serve dare o togliere calore.