CaloreLatente

L'acqua esiste allo stato solido (ghiaccio), liquido e di vapore. La transizione dall'uno all'altro di questi stati avviene a temperature ben precise, {$T_f$} di fusione, o liquefazione e {$T_e$} di evaporazione. Lo stesso avviene per quasi tutte le sostanze.

Nella tabella 1 sono mostrate queste temperature per alcune sostanze comuni. A parte l'elio (He) che non solidifica mai a pressione ambiente, tutte posseggono le tre fasi suddette. La formazione di uno stato liquido e di uno stato solido dipende dal fatto che le molecole del gas sono in grado di formare un legame tra loro, più o meno forte a seconda della molecola. La forza di questo legame determina la temperatura di evaporazione e di fusione.

Il legame più debole è quello di Van der Waals, tipico dei gas nobili monoatomici e anche di alcuni gas molecolari, come idrogeno, azoto, ossigeno. Infatto questi gas hanno temperature di evaporazione molto basse. Viceversa legami più forti, come il legame metallico, determinano temperature di evaporazione assai più elevate.

Questo fatto inoltre implica che, per quanto il comportamento di un gas si approssimi bene con la legge dei gas perfetti, sicuramente essa cesserà di valere a temperature inferiori a {$T_e$}.

Il legame più debole è quello di Van der Waals, tipico dei gas nobili monoatomici e anche di alcuni gas molecolari, come idrogeno, azoto, ossigeno. Infatto questi gas hanno temperature di evaporazione molto basse. Viceversa legami più forti, come il legame metallico, determinano temperature di evaporazione assai più elevate.

Questo fatto inoltre implica che, per quanto il comportamento di un gas si approssimi bene con la legge dei gas perfetti, sicuramente essa cesserà di valere a temperature inferiori a {$T_e$}.

I cambiamenti di fase richiedono la rottura di legami chimici tra molecole: nello stato solido i costituenti atomici occupano posizioni fisse, spesso in un reticolo cristallino regolare, attorno alle quali compiono solo oscillazioni di piccola ampiezza. Nello stato liquido la densità resta prossima a quella del solido, ossia le distanze medie tra costituenti sono simili alle distanze di legame. Viceversa nello stato gassoso la densità è molto inferiore e i costituenti, atomi o molecole, risentono pochissimo delle loro forze di interazione.

Per fare evaporare un liquido occorre fornire una quantità di calore (il calore latente {$L_e$} ) proporzionale alla sua massa (quindi al suo numero di moli). Durante l'evaporazione la temperatura del liquido, {$T_e$} resta costante. Lo stesso fenomeno avviene alla fusione: per fondere un solido occorre un calore latente {$L_f$} e durante la fusione la tempearatura {$T_f$} resta costante. La tabella 2 mostra il calore latente di alcune sostanze.