Guida pratica sul passaggio di stato e il trasferimento di calore
Il passaggio di stato avviene quando una sostanza cambia fase, passando da solido a liquido o da liquido a gassoso. Ogni sostanza ha temperature specifiche in cui avvengono queste trasformazioni, note come temperatura di fusione e temperatura di ebollizione.
Quando una sostanza solida riceve calore e raggiunge la temperatura di fusione, necessita di ulteriore calore per completare la trasformazione da solido a liquido. Lo stesso vale per il passaggio da liquido a gassoso. La quantità di energia richiesta dipende dalla sostanza, dalla sua massa e dal tipo di passaggio di stato.
Per calcolare la quantità di calore assorbita o rilasciata durante questi processi, si utilizzano le seguenti formule:
– Per la fusione: Q = m · ΔH_fus
– Per l’ebollizione: Q = m · ΔH_eb
Dove Q è il calore assorbito o rilasciato, m è la massa della sostanza e ΔH_fus e ΔH_eb sono i calori molari di fusione e di ebollizione.
I calori molari di fusione e di ebollizione variano da sostanza a sostanza. Ecco alcuni valori tabulati per alcune sostanze comuni.
Esercizi risolti:
1. Calcolare il calore assorbito da 31.6 g di ghiaccio a 0°C per passare allo stato liquido.
2. Calcolare la massa di metanolo che passa dallo stato di vapore a quello liquido quando sono rilasciati 20.0 kJ.
3. Calcolare la quantità di calore necessaria perché 2.00 moli di ghiaccio alla temperatura di – 30.0 °C passino alla temperatura di 140 °C.
In ciascun esercizio, vengono illustrati i passaggi per risolverlo, applicando le formule e i valori noti per determinare la quantità di calore coinvolta in ogni situazione.