Teoria cinetico-molecolare
Mappa concettuale
La teoria cinetico-molecolare spiega il comportamento di gas, liquidi e solidi attraverso il movimento delle particelle. Comprende le leggi dei gas, il principio di Avogadro e i passaggi di stato, come fusione ed evaporazione, che coinvolgono il calore latente e l'energia interna.
Riassunto
Schema
La teoria cinetico-molecolare e i passaggi di stato
La teoria cinetico-molecolare descrive il comportamento dei gas, liquidi e solidi a livello microscopico, basandosi sul movimento e le interazioni delle particelle. Per i gas, la teoria postula che le particelle si muovano rapidamente in tutte le direzioni, con urti elastici fra loro e contro le pareti del contenitore, generando la pressione del gas. La teoria afferma che l'energia cinetica media delle particelle è proporzionale alla temperatura in kelvin e che le forze attrattive tra le particelle sono trascurabili in un gas ideale. Tuttavia, nei gas reali, queste forze diventano significative a temperature basse e pressioni elevate. Il volume delle particelle è considerato trascurabile rispetto al volume del contenitore nel modello di gas perfetto, ma ciò non vale per i gas reali, specialmente a pressioni elevate.Le leggi dei gas e il principio di Avogadro
Le leggi dei gas correlano pressione, volume e temperatura dei gas e sono fondamentali per comprendere e prevedere il loro comportamento. La legge di Boyle stabilisce che, a temperatura costante, il volume di un gas è inversamente proporzionale alla sua pressione. La legge di Charles afferma che, a pressione costante, il volume di un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta. La legge di Gay-Lussac indica che, a volume costante, la pressione di un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta. Il principio di Avogadro sostiene che volumi uguali di gas, a parità di temperatura e pressione, contengono lo stesso numero di particelle, il che è essenziale per calcolare la massa molare dei gas e per studiare le reazioni chimiche in fase gassosa.Misurazione della pressione dei gas e unità di misura
La pressione di un gas è la forza per unità di superficie esercitata dalle particelle in movimento contro le pareti del contenitore. Nel Sistema Internazionale, la pressione si misura in pascal (Pa), ma sono comunemente utilizzate anche altre unità come il bar, l'atmosfera (atm) e il torr (equivalente al millimetro di mercurio, mmHg). Evangelista Torricelli inventò il barometro a mercurio nel 1644, permettendo la misurazione della pressione atmosferica e fornendo un metodo per quantificare la pressione dei gas in generale.Passaggi di stato e calore latente
I passaggi di stato, quali fusione, evaporazione e sublimazione, sono processi fisici che coinvolgono cambiamenti nell'energia interna delle particelle di una sostanza. Quando una sostanza assorbe o rilascia energia, le particelle possono passare da uno stato all'altro. Durante la transizione di fase, la temperatura rimane costante mentre la sostanza assorbe o rilascia il calore latente. Il calore latente di fusione è l'energia necessaria per cambiare lo stato di 1 kg di sostanza da solido a liquido senza cambiamento di temperatura, mentre il calore latente di vaporizzazione è l'energia richiesta per trasformare 1 kg di liquido in gas alla temperatura di ebollizione.Calore, lavoro e energia interna
Il calore è l'energia scambiata tra corpi o sistemi a differenti temperature, e può essere misurato in joule (J) o calorie (cal), con 1 caloria che equivale a 4.184 joule. Il calore specifico è una proprietà che indica la quantità di energia necessaria per aumentare di 1 K la temperatura di 1 kg di una sostanza. L'energia interna di un sistema è la somma totale dell'energia cinetica e potenziale delle particelle che lo compongono. La prima legge della termodinamica afferma che l'energia totale di un sistema isolato si conserva, e può trasformarsi da una forma all'altra ma non può essere creata né distrutta.
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Descrizione dei gas, liquidi e solidi a livello microscopico
Movimento e interazioni delle particelle
Le particelle si muovono rapidamente in tutte le direzioni e interagiscono tra loro e con le pareti del contenitore
Pressione dei gas
Origine della pressione dei gas
La pressione dei gas è generata dal movimento delle particelle e dai loro urti contro le pareti del contenitore
Energia cinetica media delle particelle
L'energia cinetica media delle particelle è proporzionale alla temperatura in kelvin
Forze attrattive tra le particelle
In un gas ideale, le forze attrattive tra le particelle sono trascurabili, ma diventano significative nei gas reali a temperature basse e pressioni elevate
Deviazioni dal modello di gas perfetto
A pressioni elevate, il volume delle particelle diventa significativo rispetto al volume del contenitore, causando deviazioni dal modello di gas perfetto
Leggi dei gas
Legge di Boyle
A temperatura costante, il volume di un gas è inversamente proporzionale alla sua pressione
Legge di Charles
A pressione costante, il volume di un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta
Legge di Gay-Lussac
A volume costante, la pressione di un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta
Principio di Avogadro
Volumi uguali di gas, a parità di temperatura e pressione, contengono lo stesso numero di particelle, essenziale per calcolare la massa molare dei gas e studiare le reazioni chimiche in fase gassosa
Pressione dei gas
Definizione di pressione
La pressione di un gas è la forza per unità di superficie esercitata dalle particelle in movimento contro le pareti del contenitore
Unità di misura della pressione
Pascal
Nel Sistema Internazionale, la pressione si misura in pascal (Pa)
Altre unità di misura comuni
Altre unità di misura comuni per la pressione sono il bar, l'atmosfera (atm) e il torr (equivalente al millimetro di mercurio, mmHg)
Barometro a mercurio
Il barometro a mercurio, inventato da Evangelista Torricelli nel 1644, permette di misurare la pressione atmosferica e di quantificare la pressione dei gas in generale
Passaggi di stato
Definizione di passaggi di stato
I passaggi di stato sono processi fisici che coinvolgono cambiamenti nell'energia interna delle particelle di una sostanza
Transizione di fase
Durante la transizione di fase, la temperatura rimane costante mentre la sostanza assorbe o rilascia il calore latente
Calore latente di fusione
Il calore latente di fusione è l'energia necessaria per cambiare lo stato di 1 kg di sostanza da solido a liquido senza cambiamento di temperatura
Calore latente di vaporizzazione
Il calore latente di vaporizzazione è l'energia richiesta per trasformare 1 kg di liquido in gas alla temperatura di ebollizione
Calore ed energia interna
Definizione di calore
Il calore è l'energia scambiata tra corpi o sistemi a differenti temperature
Unità di misura del calore
Joule e calorie
Il calore può essere misurato in joule (J) o calorie (cal), con 1 caloria che equivale a 4.184 joule
Calore specifico
Il calore specifico è una proprietà che indica la quantità di energia necessaria per aumentare di 1 K la temperatura di 1 kg di una sostanza
Energia interna di un sistema
L'energia interna di un sistema è la somma totale dell'energia cinetica e potenziale delle particelle che lo compongono
Prima legge della termodinamica
La prima legge della termodinamica afferma che l'energia totale di un sistema isolato si conserva e può trasformarsi da una forma all'altra, ma non può essere creata né distrutta
Teoria cinetico-molecolare
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00
Secondo la teoria, l'energia cinetica media delle particelle è direttamente proporzionale alla ______ misurata in kelvin.
temperatura
01
Nei gas ______, le forze attrattive tra le particelle diventano rilevanti a ______ basse e ______ elevate.
reali
temperature
pressioni
02
Legge di Boyle
Volume gas inversamente proporzionale a pressione a temperatura costante.
