Obiettivi di apprendimento
- Descrivere il diagramma di fase dell’acqua.
- Definire la temperatura critica.
- Definire la pressione critica.
Esempi
Come è possibile creare palle di neve?
Hai bisogno di una neve speciale per fare le migliori palle di neve. Questa neve deve essere un po’ bagnata in modo che le particelle si attacchino tra loro. La neve secca può essere pressata strettamente e formerà delle palle di neve perché la pressione più alta fa sì che i fiocchi di neve si sciolgano un po’. Tuttavia, quando si rilascia la pressione, la neve torna a una forma più solida e i fiocchi non si attaccano più tra loro.
Diagramma delle fasi dell’acqua
L’acqua è una sostanza unica in molti modi. Una di queste proprietà speciali è il fatto che l’acqua solida (ghiaccio) è meno densa dell’acqua liquida appena sopra il punto di congelamento. Il diagramma di fase dell’acqua è mostrato nella figura qui sotto.
Figura 13.26
Diagramma di fase dell’acqua.
Nota una differenza chiave tra il diagramma di fase generale e quello dell’acqua. Nel diagramma dell’acqua, la pendenza della linea tra lo stato solido e quello liquido è negativa piuttosto che positiva. La ragione è che l’acqua è una sostanza insolita in quanto il suo stato solido è meno denso dello stato liquido. Il ghiaccio galleggia nell’acqua liquida. Pertanto, un cambiamento di pressione ha l’effetto opposto su queste due fasi. Se il ghiaccio è relativamente vicino al suo punto di fusione, può essere trasformato in acqua liquida dall’applicazione della pressione. Le molecole d’acqua sono effettivamente più vicine nella fase liquida che nella fase solida.
Riferimento ancora al diagramma di fase dell’acqua (figura sopra). Notate il punto E, etichettato come punto critico. Che cosa significa? A 373,99°C, le particelle d’acqua in fase gassosa si muovono molto, molto rapidamente. A qualsiasi temperatura superiore a quella, la fase gassosa non può essere fatta liquefare, non importa quanta pressione sia applicata al gas. La pressione critica (P c ) è la pressione che deve essere applicata al gas alla temperatura critica per trasformarlo in un liquido. Per l’acqua, la pressione critica è molto alta, 217,75 atm. Il punto critico è il punto di intersezione della temperatura critica e della pressione critica.
Punti chiave
Sommario
- L’acqua solida è meno densa dell’acqua liquida appena sopra il punto di congelamento.
- La temperatura critica (T c ) di una sostanza è la massima temperatura alla quale la sostanza può esistere come liquido.
- La pressione critica (P c ) è la pressione che deve essere applicata al gas alla temperatura critica per trasformarlo in un liquido.
- Il punto critico è il punto di intersezione della temperatura critica e della pressione critica.
Esercizi
Pratica
Domande
Leggi la sezione del materiale al link sottostante che tratta specificatamente dell’acqua:
http://www.chemguide.co.uk/physical/phaseeqia/phasediags.html
- Perché il punto di fusione del ghiaccio diventa più basso alle alte pressioni?
- Puoi comprimere il vapore per formare un liquido se la temperatura è superiore a 374°C?
- Qual è la pressione critica dell’acqua?
Esercizi
Rassegna
Domande
- Cosa succede al ghiaccio solido sotto alta pressione vicino al punto di congelamento?
- Qual è la temperatura critica?
- Qual è la pressione critica?
Glossario
- punto critico: Il punto di intersezione della temperatura critica e della pressione critica.
- pressione critica: La pressione che deve essere applicata al gas alla temperatura critica per trasformarlo in un liquido.
- temperatura critica: La temperatura più alta alla quale la sostanza può esistere come liquido.