La curva di riscaldamento
La curva di riscaldamento si ottiene riscaldando nel tempo una sostanza solida, a pressione costante, a partire da una temperatura iniziale.
Il flusso di calore causa in alcuni tratti l'aumento di temperatura della sostanza, mentre in altri no.
Durante la fusione e l'ebollizione il calore non aumenta la temperatura.
Nota. La fusione è il passaggio dello stato di aggregazione della materia da solido a liquido. L'ebollizione si verifica quando l'evaporazione si verifica in ogni parte del liquido.
La spiegazione
Nel tratto iniziale AB il calore aumenta l'energia cinetica media delle particelle del solido.
Essendo allo stato solido, le particelle mantengono una posizione fissa nella sostanza.
L'energia cinetica aumenta le vibrazioni delle particelle che mantengono la stessa posizione nel solido.
L'aumento delle vibrazioni fa crescere la temperatura del corpo.
Nota. La pendenza del tratto AB dipende dal calore specifico della sostanza che, a sua volta, dipende dallo stato di aggregazione della materia. In questo caso la materia è allo stato solido.
Quando la sostanza raggiunge la sua temperatura di fusione Tf il calore cessa di aumentare la temperatura del sistema.
Nel tratto BC il calore aumenta l'energia potenziale delle particelle.
Nel tratto BC si verifica il processo di fusione, ossia il passaggio della sostanza dallo stato solido allo stato liquido.
La lunghezza del tratto BC dipende dalla quantità della sostanza.
Nota. Il calore necessario per completare il passaggio di un grammo (o di una mole) della sostanza è detto calore latente di fusione (o calore latente molare di fusione).
Nel tratto CD l'incremento del calore torna a far crescere la temperatura della sostanza, perché aumenta l'energia cinetica media delle particelle del liquido.
Essendo allo stato liquido, le particelle della sostanza sono mobili.
In questo caso l'energia cinetica aumenta la velocità media del moto delle particelle.
L'incremento del moto delle particelle causa un incremento di temperatura nella sostanza.
In questo tratto comincia a verificarsi il fenomeno dell'evaporazione, perché le particelle più veloci che si muovono in direzione della superficie del liquido hanno sufficiente energia per staccarsi e passare allo stato aeriforme (vapore).
Nota. La pendenza del tratto CD dipende dal calore specifico della sostanza che, a sua volta, dipende dallo stato di aggregazione della materia. Poiché ora la materia è allo stato liquido, la pendenza è diversa rispetto al tratto AB.
Quando la sostanza raggiunge la temperatura di ebollizione Te, l'ulteriore aumento del calore non aumenta la temperatura.
Per questa ragione il tratto DE della curva è piatto.
Nota, il tratto DE è più lungo del tratto BC perché l'evaporazione richiede una maggiore quantità di energia. $$ ΔH_{EV}>ΔH_{fus} $$
In questo tratto il calore aumenta l'energia potenziale delle particelle.
Le particelle hanno sufficiente energia cinetica per vincere ogni legame intermolecolare, staccarsi dal liquido e muoversi liberamente nello spazio.
L'evaporazione del liquido continua fino all'ultima molecola.
Nota. Il calore necessario per far evaporare completamente una mole di una sostanza è detto calore latente di evaporazione (o calore latente molare di evaporazione).
Quando tutte le molecole sono passate allo stato aeriforme (E), il calore torna a far crescere la temperatura.
Questo accade perché il calore incrementa la velocità (energia cinetica) delle particelle di vapore nello spazio.
La maggiore velocità delle molecole del vapore fa salire la temperatura della sostanza.
Per questa ragione nel tratto EF la curva del riscaldamento diventa crescente.
Nota. La pendenza del tratto EF dipende dal calore specifico della sostanza che, a sua volta, dipende dallo stato di aggregazione della materia. Poiché ora la materia è allo stato aeriforme, la pendenza è diversa rispetto ai tratti AB (solido) e CD (liquido).
E così via.
