Il cambio di stato della materia è il passaggio dallo stato solido a liquido e a gassoso e viceversa.
Calore e pressione sono i fattori che determinano il cambio di stato della materia.
Ogni sostanza ha la sua temperatura di evaporazione/condensazione e di fusione/solidificazione.
L’energia necessaria per cambiare lo stato della materia si chiama calore latente.
L’energia necessaria per alzare di un grado la temperatura di una sostanza che si trovi allo stato solido o liquido o gas si chiama calore specifico.
Il calore latente
Il calore latente è la quantità di energia che cambia lo stato di una sostanza, si esprime in Joule o calorie (J/4,184), ogni sostanza ha la sua temperatura e il suo calore latente:
| CALORE LATENTE | fus-sol | °T | °T | evap-cond |
| kJ/g | kJ/g | |||
| acqua | 0,333 | 0° | 100° | 2,272 |
| ammoniaca | 0,339 | -75 | -33° | 1,369 |
| etanolo | 0,108 | -114° | 78,3° | 0,855 |
| azoto | 0,026 | -210° | -196° | 0,200 |
Il calcolo dell’energia per cambiare stato è
ΔE=CL⋅m
dove la costante CL è il calore latente di vaporizzazione di 1 grammo di una determinata sostanza ed m o massa in grammi di sostanza.
Il calore specifico
Il calore specifico è la quantità di energia necessaria per alzare di 1°C 1 grammo di sostanza:
| CALORE SPECIFICO | SOLIDO | LIQUIDO | GAS | |
| joule/grammi | joule/grammi | joule/grammi | ||
| H2O | acqua | 2,090 | 4,186 | 1,940 |
| NH3 | ammoniaca | 4,6 | 2,19 | |
| C2H5OH | etanolo | 2,24 | ||
| N2 | azoto | 1,200 |
Esercizio cambio di stato della materia
Calcola l’energia per portare un blocchetto di ghiaccio da 100 grammi da -30 sotto zero a vapor acqueo a 130°C ?
Q1° Il ghiaccio passa a -20° a 0°, si utilizza il calore specifico del ghiaccio 2,09 x 100 gr x differenza di temperatura 30° = 6.270 J = 6,27 kJ
Q2° il ghiaccio a 0° fonde in acqua, si utilizza il calore latente di fusione del ghiaccio 0,333 kJ/g x 100 = 33,3 kJ
Q3° scaldiamo l’acqua liquida da 0° a 100°, si utilizza il calore specifico dell’acqua 4,186 x 100 gr x 100° = 41.860 J = 41,84 kJ
Q4° l’acqua diventa vapore acqueo, si utilizza il calore latente del vapore 2,272 kJ/g x 100 gr = 227,2 kJ
Q5 scaldiamo il vapore da 100° a 130°, si utilizza il calore specifico del vapor acqueo 1,94 J/g x 100 x 30° = 5820 J : 5,82 kJ
Qtotale: c.s. del ghiaccio +20° + c.l. fusione del ghiaccio + c.s. dell’acqua +100° + c.l. vapore + c.s. vapore + 30°=
= 6,27 + 33,3 + 41,8 + 227,2 + 5,8 = 314,4 kJ
Evaporazione e condensazione industriale