Vaporizzazione nei cambiamenti di stato
La vaporizzazione è uno dei fondamentali cambiamenti di stato che si verificano nelle sostanze in risposta alle variazioni di temperatura. Questo fenomeno comprende il passaggio di una sostanza dallo stato liquido allo stato aeriforme.
Tutte le sostanze possono esistere in tre stati di aggregazione principali: solido, liquido e aeriforme. Un cambiamento di stato è definito come il passaggio di una sostanza da uno stato di aggregazione a un altro.
La vaporizzazione si verifica grazie al calore assorbito dal corpo che accelera il movimento delle particelle (atomi e molecole) della materia.
Il passaggio dallo stato liquido allo stato aeriforme può avvenire in due modi principali:
- Evaporazione
Questo è un processo lento e avviene solo sulla superficie di un liquido. Le molecole sulla superficie del liquido acquisiscono abbastanza energia termica per passare allo stato gassoso. L'evaporazione può avvenire anche a temperature inferiori al punto di ebollizione del liquido.Ad esempio, l'acqua evapora a qualsiasi temperatura al di sopra del suo punto di congelamento (0°C), non solo al suo punto di ebollizione. Ad esempio, quando si lava il pavimento con l'acqua a temperatura ambiente, dopo pochi minuti l'acqua si trasforma in vapore acqueo e il pavimento è asciutto. E' importante ricordarsi che l'evaporazione non è lo stesso processo dell'ebollizione. Sono processi fisici diversi.
- Ebollizione
Questo è un processo rapido e tumultuoso che avviene in tutta la massa di un liquido quando raggiunge la sua temperatura di ebollizione. Durante l'ebollizione, si formano bolle di vapore in tutto il liquido che poi risalgono in superficie. La temperatura alla quale una sostanza bolle è chiamata temperatura di ebollizione.Nel caso dell'acqua la temperatura di ebollizione è 100°C.
I fattori che influenzano la vaporizzazione sono la temperatura e la pressione.
- Temperatura
Alzando la temperatura, le molecole del liquido acquistano energia cinetica maggiore, facilitando la loro transizione allo stato aeriforme. - Pressione
La pressione atmosferica può influenzare il punto di ebollizione di un liquido. Ad esempio, l'acqua bolle a 100°C al livello del mare, ma a una temperatura più bassa in alta quota.
Durante la vaporizzazione, se il calore viene continuamente fornito al sistema, la temperatura rimane costante fino a quando tutto il liquido non si è trasformato in gas. Questo plateau nella curva di temperatura rispetto al tempo, durante il quale la temperatura non cambia nonostante l'aggiunta di calore, è noto come sosta termica.
Il processo opposto alla vaporizzazione è la condensazione. Quando il vapore raffredda e perde energia, ritorna allo stato liquido. Un esempio comune di condensazione è la formazione di gocce d'acqua sulla superficie di un bicchiere contenente una bevanda fredda.
Oltre alle applicazioni quotidiane, come cucinare, la vaporizzazione ha applicazioni industriali, come nella distillazione. La distillazione sfrutta le diverse temperature di ebollizione dei componenti di una miscela per separarli.