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 LATENTEfus-sol°T°Tevap-cond
kJ/gkJ/g
acqua0,333100°2,272
ammoniaca0,339-75-33°1,369
etanolo0,108-114°78,3°0,855
azoto0,026-210°-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 SOLIDOLIQUIDOGAS
joule/grammijoule/grammijoule/grammi
H2O acqua2,090 4,186 1,940
NH3ammoniaca4,6 2,19
C2H5OHetanolo2,24
N2azoto 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

Esercizio cambio di stato della materia
Esercizio di Cambio di stato della materia

Evaporazione e condensazione industriale