La fusione e la solidificazione

LA FUSIONE E LA SOLIDIFICAZIONE

La fusione è il passaggio dallo stato solido allo stato liquido; il fenomeno inverso, cioè il passaggio dallo stato liquido a quello solido, è chiamato solidificazione. 

La fusione avviene perché riscaldando una sostanza le molecole che la compongono si agitano e si spostano sempre più, fino a che, a un certo punto, riescono a vincere le forze di coesione che le tenevano vicine e possono quindi allontanarsi e muoversi più liberamente, con il conseguente passaggio della sostanza allo stato liquido. 

La solidificazione è dovuta invece al processo opposto: raffreddando un liquido, le sue molecole perdono energia sino a che le forze di coesione non diventano prevalenti limitandone lo spostamento.
La temperatura a cui una determinata sostanza fonde o solidifica è la stessa, ed è detta punto di fusione, o di solidificazione: sostanze diverse hanno punti di fusione diversi.

LA VAPORIZZAZIONE E LA CONDENSAZIONE

La vaporizzazione è la transizione dallo stato liquido allo stato aeriforme; il fenomeno inverso, cioè il passaggio dallo stato aeriforme a quello liquido, è chiamato condensazione. Se la vaporizzazione avviene lentamente si parla di evaporazione, se avviene velocemente si parla di ebollizione; in questo caso il riscaldamento del liquido fa sì che le molecole riescano a rompere i deboli legami che ne limitavano gli spostamenti e possano quindi muoversi del tutto liberamente, come avviene nei gas. L'ebollizione si verifica quando si raggiunge una temperatura precisa, diversa per ogni sostanza, e riguarda tutta la massa del liquido; l'evaporazione avviene invece in modo lento e continuo e coinvolge solo la superficie del liquido. 

Il passaggio inverso, cioè la condensazione, avviene quando un vapore, raffreddando, diventa liquido.

LA SUBLIMAZIONE E IL BRINAMENTO

La sublimazione è il passaggio diretto dallo stato solido allo stato aeriforme; in natura si verifica raramente, solo nel caso di alcune sostanze le cui molecole, allo stato solido, hanno una forza di coesione molto debole, tanto che un riscaldamento anche ridotto ne libera completamente le particelle. Ne è un esempio la canfora, che messa negli armadi “scompare” perché a contatto con l’aria sublima, ma accade, in parte, anche al ghiaccio, come puoi osservare quando lo togli dal congelatore e vedi del vapore liberarsi.                         
Il fenomeno inverso, cioè il passaggio dallo stato aeriforme a quello solido, è chiamato brinamento, ed è all’opera per esempio proprio nella formazione della brina (5): nelle notti invernali, nel caso di brusche diminuzioni della temperatura e in presenza di una certa quantità di vapore acqueo nell’aria, questo ghiaccia passando direttamente allo stato solido.

IL CALORE LATENTE

Come hai visto, l’agitazione delle particelle aumenta all’aumentare della temperatura e quando l’agitazione cresce tanto da vincere le forze di coesione, un corpo solido passa allo stato liquido, o un liquido a quello aeriforme.                         
Il passaggio di stato di un corpo richiede però un certo tempo, tale da consentire che tutta la materia di cui è composto possa compierlo: un grosso blocco di ghiaccio impiega più tempo a sciogliersi rispetto a un cubetto.
Durante questo processo avviene qualcosa di particolare: il calore fornito al corpo non causa un aumento di temperatura, perché l’energia termica viene interamente impiegata per rompere le forze di coesione tra le molecole, fino a quando tutto il corpo non ha completato il passaggio di stato.

La quantità di calore (cioè di energia termica) utilizzata per rompere i legami tra le molecole è detta calore latente.
Quando il ghiaccio si sta sciogliendo, per esempio, la sua temperatura resta di 0°C fino a che non si è sciolto completamente; lo stesso accade quando la temperatura dell’acqua arriva a 100°C e comincia l’ebollizione: fino a che tutta l’acqua non è diventata vapore, la temperatura non aumenta, perché il calore è interamente utilizzato per spezzare i legami tra le molecole d’acqua (6).

(6) Il calore latente

Mentre sono in atto i vari passaggi di stato la temperatura non aumenta.