Che cosa sono i passaggi di stato? E quali sono?

La materia è soggetta a trasformazioni e può quindi cambiare il proprio stato di aggregazione.

Gli stati di aggregazione sono tre:

• stato solido
• stato liquido
• stato aeriforme

Se la temperatura o la pressione variano, la materia può passare da uno stato a un altro.

Ad esempio, un cubetto di ghiaccio lasciato al sole si scioglie e diventa acqua, mentre una tisana lasciata sul fuoco inizia a bollire e diventa vapore. Tutti questi sono passaggi di stato.

Un passaggio di stato è quindi la transizione da uno stato di aggregazione a un altro al variare della temperatura o della pressione (o di entrambe).

Elenco dei passaggi di stato

I passaggi di stato sono i seguenti:

• solidificazione = da liquido a solido
• fusione = da solido a liquido
• evaporazione = da liquido ad aeriforme
• condensazione = da aeriforme a liquido
• brinamento = da aeriforme a solido
• sublimazione = da solido ad aeriforme

Ecco uno schema che può riassumere in modo chiaro tutti i passaggi di stato:

Che cosa succede durante tali passaggi? In pratica, al variare della temperatura o della pressione le particelle della materia iniziano a muoversi con maggiore o con minore libertà, avvicinandosi o allontanandosi tra loro e determinando così il passaggio da uno stato a un altro.

Ad esempio, le particelle di un cubetto di ghiaccio lasciato al sole iniziano a muoversi più liberamente, rompendo di conseguenza i legami che le tenevano unite e facendo passare il cubetto di ghiaccio dallo stato solido allo stato liquido.

Come si comportano le particelle al variare della temperatura o della pressione?

Se la temperatura aumenta, aumenta anche l’energia cinetica delle particelle, che iniziano quindi a muoversi più liberamente e a rompere in questo modo i legami che le uniscono. Viceversa, se la temperatura diminuisce, diminuisce anche l’energia cinetica delle particelle, che iniziano così ad avvicinarsi le une alle altre e a legarsi tra loro.

Se la pressione aumenta, diminuisce lo spazio in cui possono muoversi le particelle, che iniziano quindi ad avvicinarsi le une alle altre e a legarsi tra loro. Viceversa, se la pressione diminuisce, aumenta lo spazio in cui possono muoversi le particelle, che iniziano così ad allontanarsi le une dalle altre e a rompere i legami che le uniscono.

I passaggi di stato dell’acqua

Facciamo un esempio con l’acqua:

Solidificazione

Se mettiamo dell’acqua nel congelatore, l’acqua passa da liquida a solida e diventa ghiaccio.

Fusione

Se lasciamo un cubetto di ghiaccio al sole, il cubetto di ghiaccio passa da solido a liquido e diventa acqua.

Evaporazione

Se versiamo un po’ d’acqua in un pentolino e la scaldiamo, l’acqua inizia a bollire e diventa vapore.

Condensazione

Se mettiamo un coperchio sopra un pentolino pieno d’acqua che sta bollendo, il vapore si trasforma in goccioline sul coperchio e diventa liquido.

Brinamento

Nel brinamento la materia passa direttamente dallo stato aeriforme allo stato solido (senza passare per lo stato liquido).

Se d’inverno fa molto freddo e respiriamo all’aperto, il vapore si cristallizza in piccoli aghi di ghiaccio e diventa solido.

Sublimazione

Nella sublimazione la materia passa direttamente dallo stato solido allo stato aeriforme (senza passare per lo stato liquido).

Se prendiamo un pezzo di ghiaccio secco e lo lasciamo su un tavolo, si trasforma in vapore e diventa aeriforme (il ghiaccio secco si chiama così proprio perché non diventa mai liquido).

Curva di riscaldamento e diagramma di stato

Per sapere a quale temperatura si verificano i passaggi di stato di una sostanza, si usa la cosiddetta curva di riscaldamento.

Questa ad esempio è la curva di riscaldamento dell’acqua:

I tratti orizzontali, che prendono il nome di soste termiche, rappresentano i momenti in cui si verificano i passaggi da uno stato a un altro.

Se ad esempio prendessimo un cubetto di ghiaccio e lo lasciassimo al sole, inizierebbe a passare da solido a liquido alla temperatura di 0°.

Durante le soste termiche (cioè durante i passaggi di stato) il calore assorbito o rilasciato dalla sostanza non determina un aumento o una diminuzione della sua temperatura. In altre parole, in queste fasi la temperatura della sostanza non varia, anche se forniamo o sottraiamo calore. Questo calore prende il nome di calore latente.

Per conoscere invece le condizioni di temperatura e di pressione a cui corrispondono i vari stati di aggregazione di una sostanza, si usa il cosiddetto diagramma di stato (in altre parole, è un grafico che ci dice in quale stato si trova una sostanza a una determinata temperatura e a una determinata pressione).