In breve: I processi chimici industriali si basano su leggi fisiche e chimiche. Conoscerle aiuta a progettare separazioni, reazioni e trasporti di materia.
Cosa significa applicare i principi chimico-fisici
In un impianto industriale ogni operazione segue regole precise. Queste regole vengono dalla chimica-fisica, una scienza che studia energia e materia.
Conoscere questi principi serve a tre cose principali. Prima cosa, capire le trasformazioni chimiche dentro un reattore. Seconda cosa, scegliere il metodo giusto per separare e purificare le sostanze. Terza cosa, prevedere come si muovono calore, materia e quantità di moto.
Un esempio quotidiano è la moka del caffè. L'acqua calda passa attraverso la polvere e estrae le sostanze aromatiche. È un piccolo processo di trasferimento di materia.
Le tre aree fondamentali
La prima area riguarda le trasformazioni chimiche. Una reazione cambia i legami tra gli atomi. Per studiarla si guardano la velocità e l'equilibrio.
La seconda area sono le tecniche di separazione. Servono a dividere una miscela nei suoi componenti. Esempi tipici sono la distillazione, l'estrazione e la filtrazione.
La terza area sono i fenomeni di trasporto. Il calore passa da caldo a freddo. La materia si muove dove la concentrazione è più bassa. I fluidi scorrono dentro i tubi seguendo le leggi della meccanica.
Queste tre aree lavorano insieme dentro ogni impianto reale.
Esempi pratici di applicazione
Pensiamo alla produzione di alcol etilico da vino. Si scalda il liquido in una colonna di distillazione. L'alcol bolle prima dell'acqua e sale verso l'alto. Si raffredda e diventa di nuovo liquido più puro.
Qui agiscono tutti i principi insieme. C'è un trasferimento di calore dal vapore al condensatore. C'è uno spostamento di materia tra fase liquida e fase vapore. C'è anche il moto del fluido dentro la colonna.
Un altro esempio è la purificazione dell'acqua potabile. Si usano filtri per togliere le particelle solide. Poi si aggiungono sostanze per eliminare i microrganismi.
In laboratorio puoi osservare un piccolo fenomeno simile. Versa qualche goccia di colorante in un bicchiere d'acqua ferma. Il colore si diffonde lentamente: è la diffusione della materia.
Parole difficili
- Chimica-fisica: scienza che studia energia, materia e loro trasformazioni.
- Equilibrio chimico: stato in cui reazione diretta e inversa avvengono con uguale velocità.
- Distillazione: separazione di liquidi basata sulle diverse temperature di ebollizione.
- Fenomeni di trasporto: spostamento di calore, materia o quantità di moto in un sistema.
- Diffusione: movimento spontaneo di particelle da zone più concentrate a meno concentrate.
- Reattore: contenitore industriale dove avvengono le reazioni chimiche controllate.
Riferimenti
- Norma: Riordino degli istituti tecnici
- Obiettivo formativo coperto: ob.tecnico-chimica-materiali-biotecnologie.tecnologie-chimiche-industriali.cl3.principi-chimico-fisici.01