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destinatari: alunni classe 1
scuola: secondaria 1° grado
obiettivo: focalizzazione dei concetti fondamentali studiati

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destinatari: alunni classe 1
scuola: secondaria 1° grado
obiettivo: verifica degli obiettivi raggiunti

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destinatari: alunni classe 1
scuola: secondaria 1° grado
obiettivo: capire il concetto di cambiamento di stato della materia

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A ogni stato fisico corrispondono caratteristiche e proprietà della materia ben precise, dovute principalmente a come si attraggono e si dispongono o muovono le molecole che la compongono (rispettivamente forza di coesione e agitazione termica).

Allo stato solido la materia ha una forma e un volume proprio perché le molecole hanno una forza di coesione tale per cui restano molto vicine,sono disposte in modo ordinato e non possono spostarsi ma solo vibrare.

Allo stato liquido la materia ha un volume proprio ma non ha una forma propria infatti assume la forma del recipiente che la contiene. Questo succede perché la forza di coesione è meno intensa, le molecole sono meno vicine e meno ordinate e possono muoversi scorrendo le une sulle altre.

Allo stato aeriforme (gas e vapori) la materia non ha un volume proprio, né una forma propria infatti tende ad occupare tutto lo spazio a disposizione. Questo succede perché non ci sono forze di coesione, le molecole sono distanti le une alle altre e sono libere di muoversi in modo disordinato.

Le caratteristiche delle molecole nella materia allo stato liquido conferisce ai liquidi delle proprietà: la tensione superficiale, la viscosità e la capillarità.

Le molecole che si trovano nello strato superficiale di un liquido hanno una forza di coesione chiamata tensione superficiale, questa è diversa dalla forza di coesione delle molecole interne perché è composta dalle forze di coesione tra le molecole laterali e sottostanti, quindi le molecole che si trovano in superficie sono più vicine tra loro rispetto a quelle interne, non essendo soggette alla forza di coesione dello strato superiore (che non c'è). Questo conferisce alla superficie di un liquido una maggiore densità ed elasticità.

La viscosità è la resistenza delle molecole dei liquidi a scivolare le une sulle altre. Questa proprietà cambia da liquido a liquido, il miele per esempio è un liquido molto viscoso.
Per finire abbiamo la capillarità. La capillarità è la capacità dei liquidi di risalire lungo tubi molto sottili chiamati capillari. Questo fenomeno avviene grazie ad una forza tra le pareti del tubicino e le molecole del liquido. Tale forza vince quando il tubo è sottile e le molecole a contatto con le pareti del tubo sono tante rispetto alle molecole interne. Tale forza non agisce quando il tubo ha un diametro grande e il numero delle molecole a contatto con le pareti sono poche rispetto alle molecole interne. Questa proprietà è importante per le piante perché grazie ad essa l'acqua va dalle radici alle foglie.

Ogni molecola in movimento (agitazione termica) possiede un pò di energia, maggiore è il suo movimento maggiore è la sua energia e viceversa.

Il calore di un corpo è la somma dell'energia di movimento di tutte le molecole che lo compongono: un corpo è più caldo quanto più le sue molecole si muovono velocemente. Infatti il calore è una forma di energia.L'unità di misura del calore è la caloria(cal).

La temperatura è la misura dell'agitazione termica delle molecole di un corpo.La temperatura si misura in gradi centigradi o gradi Celsius (°C). La scala centigrada o Celsius misura la temperatura suddividendo in 100 parti uguali la differenza tra la temperatura di fusione del ghiaccio e quella di ebollizione dell'acqua, rispettivamente a 0°C e 100 °C.

Nei paesi anglosassoni si misura in gradi Fahrenheit (°F), nel S.I. in gradi Kelvin (K).

Quando due corpi non hanno la stessa temperatura il calore si trasferisce dal più caldo al più freddo fino a quando i due corpi non raggiungono la stessa temperatura

Quando un corpo si riscalda l'agitazione termica aumenta, mentre quando si raffredda diminuisce. Se mettiamo in contatto molecole che hanno un'agitazione termica diversa, quella delle molecole del corpo più caldo si trasferisce alle molecole del corpo più freddo. In pratica le molecole che si muovono molto urtano quelle più lente e le mettono in movimento.

I corpi tendono sempre a raggiungere l'equilibrio termico.

A seconda dello stato di aggregazione dei corpi, la propagazione del calore può avvenire in tre modi: conduzione, convezione e irraggiamento.

1. La conduzione è la trasmissione di calore che si verifica nei solidi. Quando un corpo solido viene appoggiato ad una fonte di calore, le molecole che vengono a contatto con la fonte cominciano a vibrare più velocemente e comunicano questa agitazione alle molecole vicine. L'aumento di agitazione termica si trasmette poi a tutte le molecole e la temperatura del corpo cresce.

2. La convezione è la trasmissione di calore nei liquidi e negli aeriformi.Nei liquidi e nei gas che vengono riscaldati le molecole tendono ad allontanarsi tra loro, con aumento di volume e diminuzione di densità.Vi è quindi un trasferimento di materiale. La parte più calda della sostanza tende a salire perché più leggera e quella più fredda tende a scendere, creando i cosiddetti moti convettivi.

3. L'irraggiamento è la trasmissione di calore anche in assenza di materia. Per esempio il vuoto lo troviamo tra la Terra e il Sole.L'energia termica proveniente dalla nostra stella arriva fino a noi percorrendo 150 milioni di km nel vuoto. Questo avviene attraverso radiazioni infrarosse.

Le radiazioni infrarosse sono emesse da ogni corpo 'caldo' e, inversamente, ove siano assorbite da un corpo, danno luogo in questo a uno sviluppo di calore; queste proprietà termiche sono comuni a tutte le radiazioni elettromagnetiche, ma si manifestano in modo più sensibile con le radiazioni infrarosse, che pertanto sono anche dette radiazioni termiche (Treccani)
La dilatazione termica
La propagazione del calore in un corpo dipende dalla sostanza di cui è fatto: i metalli sono buoni conduttori mentre il legno è un cattivo conduttore (isolante). La capacità che le diverse sostanze hanno di condurre il calore si chiama conducibilità termica.

Un corpo riscaldato si dilata, aumenta cioè il suo volume.La dilatazione termica è la conseguenza dell'aumento dell'agitazione termica delle molecole, che muovendosi di più stanno più distanti tra loro e occupano più spazio. La dilatazione termica è via via maggiore passando dai solidi ai liquidi e agli aeriformi.

Nei solidi la dilatazione termica è modesta. La possiamo osservare in costruzioni di grandi dimensione dove diventa significativa. Per esempio nelle ferrovie e nei ponti dove le barre metalliche di cui sono fatte vengono montate a qualche millimetro di distanza, in modo che quando si scaldano sotto il sole si possono dilatare senza subire deformazioni.

Nei liquidi la dilatazione è maggiore perché le forze di coesione sono più deboli.

Negli aeriformi, infine, l'aumento di volume conseguente al riscaldamento è ancora più evidente, perché tra le molecole non vi sono forze di attrazione e il loro movimento può avvenire in qualunque direzione.Negli aeriformi la dilatazione termica è chiamata espansione.

Lo stato in cui si presenta una sostanza dipende anche dalla sua temperatura. Variando la temperatura, cioè aggiungendo o sottraendo calore, lo stato di aggregazione di una sostanza può cambiare. Si parla di cambiamento di stato.

I cambiamenti di stato sono 6: da solido a liquido e viceversa, da liquido a gas e viceversa, da solido a gas e viceversa (che sono rispettivamente fusione e solidificazione, vaporizzazione e condensazione, sublimazione e brinamento)

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Gli stati di aggregazione della materia e i passaggi di stato

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A ogni stato fisico corrispondono caratteristiche e proprietà della materia ben precise, dovute principalmente a come si attraggono e si dispongono o muovono le molecole che la compongono (rispettivamente forza di coesione e agitazione termica).