Principi fondamentali B1: transizioni di fase

 Com'è possibile riconoscere lo stato gassoso?

Lo stato gassoso non è una condizione fisica facilmente percepibile per i nostri sensi. I gas si trovano allo stato gassoso e non a quello liquido o solido, solo perchè nel loro ambiente esiste energia (calore) sufficiente da far sì che le molecole di cui sono costituiti non si attraggano né si aggreghino.

Immaginate una stanza con un pavimento che vibra e un gran numero di palline. La vibrazione le fa rimbalzare continuamente in modo tale che, volando da una parte all'altra, le palline riempiano l'intera stanza. Questa semplice descrizione potrebbe esemplificare lo stato gassoso caratterizzato dalla costante mobilità delle molecole che compngono il gas dovuta all'energia termica disponibile. Il movimento delle molecole si definisce moto Browniano.

Il seguente sito web, per la cui navigazione è richiesto l’utilizzo del software Java, illustra il moto browniano delle molecole:
http://www.physics.uq.edu.au/people/mcintyre/applets/brownian/brownian.html
 

Ciò significa anche che, in presenza di energie estremamente basse nell’ambiente (ad esempio, quando le temperature sono molto basse), i composti gassosi possono passare allo stato liquido o solido. Ad esempio, l'anidride carbonica può essere acquistata in blocchi di ghiaccio secco in quanto può passare allo stato solido alla temperatura di circa -78°C. Anche l’azoto, uno dei gas più leggeri presenti nell’aria, può essere conservato allo stato liquido a temperature estremamente basse. L’azoto passa allo stato liquido alla temperatura di -196°C.
 

Come abbiamo visto finora, le sostanze presenti nell’aria possono passare allo stato liquido o solido a temperature molto basse ma si trovano allo stato gassoso alle temperature del nostro pianeta che oscillano da -60° a +50°C. Il passaggio di un gas allo stato liquido si definisce condensazione, il passaggio immediato allo stato solido si definisce deposizione.  

 La transizione di fase dell’acqua

Non è difficile immaginare che esistano alcuni composti il cui passaggio allo stato liquido o solido sia più naturale rispetto a quello dell’azoto o dell'anidride carbonica. Un esempio tra tutti è rappresentato dall’acqua.
 

Attraverso l’evaporazione, l’acqua si trasforma in vapor acqueo che è comunemente presente nell’aria. L’acqua, inoltre, assume una forma assai visibile dopo un acquazzone estivo quando le strade investite dal calore producono una forte evaporazione. Il vapore acqueo tende a condensarsi nell’aria favorendo la formazione di goccioline di nubi. Se le goccioline assumono dimensioni troppo grandi ricadono al suolo sotto forma di pioggia. Le nubi alte presenti in strati dell’atmosfera estremamente freddi sono formate da cristalli di ghiaccio. In caso di grandine o neve, l’acqua allo stato solido raggiunge il suolo addirittura prima dello scioglimento.