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LA MATERIA

chimica


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LA MATERIA

Si intende per materia tutto ciò che ha una massa, occupa uno spazio e possiede energia.

MASSA

La massa di un corpo rappresenta la quantità di materia che la costituisce (un linguaggio più tecnico definisce la massa come l'inerzia di un corpo, ossia la difficoltà che si incontra per spostare un corpo).

F = m x∙ a                              forza = massa per accelerazione

 m =                                massa = forza / accelerazione.

Se l'accelerazione è l'accelerazione di gravità g avremo: F = m∙g dove F corrisponde alla forza peso.

La massa si misura per confronto con un'altra quantità di materia, scelta come 626d33g campione, denominata  Chilogrammo- massa. La massa campione (Chilogrammo- massa) è costituita da una certa quantità di una lega di platino e iridio che si trova depositata nel museo dei pesi e delle misure di Sevres in Francia.



Lo strumento normalmente usato per misurare la massa è la bilancia.

La misura della massa dei corpi solidi normalmente non offre difficoltà.

Densità di una sostanza è il rapporto tra la massa ed il volume

Massa e peso

La differenza fondamentale tra massa e peso è che la prima è una quantità di materia e si misura con l'unità di massa cioè il grammo-massa, il secondo è una forza e si misura con le unità di misura delle forze e cioè le dina o il grammo-peso.

Peso: forza con cui un corpo viene attratto verso il centro della terra; è uguale alla massa per l'accelerazione di gravità.    à  F = m g

g = accelerazione di gravità = 9,8 metri/ sec2= 980 cm /sec2.

Se la massa  m è uguale a 1 grammo massa allora  F= 1x 980 cm/sec2 = 980 dine

Una DINA è la forza che imprime alla massa di un grammo l'accelerazione di 1 cm/sec2.

Un  NEWTON  è la forza che imprime ad 1 chilogrammo massa l'accelerazione di 1 metro/sec2

Ciò significa che un grammo massa viene attratto verso il centro della terra con la forza di 980

dine       1 GRAMMO PESO  =  980 DINE

Masse uguali hanno lo stesso peso (vengono attratte con la stessa forza ) se g è costante.

Es. prendiamo due masse m1 e m2; sapendo che in un certo punto della terra l'accelerazione di gravità g è costante, verranno attratte con la stessa forza:

F1 = m1∙ g

F2 = m2∙ g

Se m1 = m2  anche F1 = F2     cioè hanno lo stesso peso

Al variare di g, ad esempio variando la posizione sulla terra o cambiando pianeta, masse uguali avrebbero pesi diversi.

Pertanto se l'accelerazione di gravità è costante, la massa espressa in grammi massa ed il peso espresso in grammi peso hanno lo stesso valore numerico (una massa di 30 grammi massa pesa 30 grammi peso. Se il peso è espresso in dine il suo valore numerico è 980 volte superiore a quello della massa).

IL VOLUME

Il volume è lo spazio occupato dalla materia. Le unità di misura fondamentali del volume sono il m3 e suoi multipli e sottomultipli, e il litro con i suoi multipli e sottomultipli. In chimica si usa il litro. Ricordiamo che:    1 l = 1 dm3= 1000 cm3                1 l = 1000 ml                      1 ml = 1 cm3

I liquidi hanno la proprietà di assumere la forma del recipiente. Il loro volume quindi corrisponde al volume occupato in un contenitore graduato per misure di capacità. Il volume di un solido si calcola per via indiretta immergendolo in un liquido e misurando il volume di liquido che viene spostato. Per i gas il volume viene misurato con speciali apparecchi; la misura deve essere fatta a pressione e temperatura normali

ENERGIA

 Lavoro = forza x spostamento   1Joule = 1 Newton x 1 metro

1 caloria = 4,186 Joule                1 Joule = calorie

 
L'energia è l'attitudine a compiere un lavoro oppure la capacità di sviluppare calore ed il calore stesso.

L'energia può essere:

·        Immagazzinabile e trasportabile

·        Trasformabile

·        Scambiabile ossia trasferibile

L'energia immagazzinata viene detta energia potenziale, accumulata o inattiva. Quando essa viene impiegata o rilasciata viene detta energia cinetica o in movimento.

L'energia si manifesta in cinque forme:

1)Chimica   2)Elettrica   3)Meccanica   4)Radiante   5)Atomica

Ciascuna di queste forme può essere trasformata nelle altre. Ciascuna delle cinque forme possiede una propria unità di misura.



Per l'energia chimica si usa la caloria :quantità di calore necessaria per portare da 14,5 a 15,5 gradi centigradi un grammo di acqua distillata.

Energia termica o calore

È una forma di energia secondaria in quanto deriva e si produce dalle cinque forme primarie di energia. Es.

·        l'energia meccanica forma calore per attrito

·        l'energia elettrica forma calore quando incontra una resistenza

·        l'energia chimica   "          "      nelle combustioni

·        l'energia radiante   "          "      es. il sole

·        energia nucleare    "           "      nelle esplosioni nucleare.

Inoltre si forma calore ogni volta che avviene una trasformazione da un tipo all'altro di energia.

Calore e temperatura sono due cose diverse: il primo è una forma di energia, la seconda è una grandezza fisica. Non bisogna confondere il calore o energia termica con la temperatura: ad esempio se porto due diverse masse d'acqua alla stessa temperatura, per la massa maggiore devo fornire una maggior quantità di calore. Quindi le due masse pur avendo la stessa temperatura possiedono quantità di calore diverse. Quindi la temperatura , pur dipendendo dal calore, non si può identificare con esso. (È come la profondità di un fiume e la sua portata. Due fiumi con la stessa profondità possono avere diversa portata. Quindi la profondità non mi dice la quantità d'acqua presente, ma mi indica se essa sta aumentando o diminuendo).

La temperatura è una grandezza intensiva , cioè non dipende dalla quantità di materia, ma dalla sua natura e dalle condizioni nelle quali essa si trova.

Il calore (come la massa e il volume) è una grandezza estensiva, che dipende cioè dalla quantità di materia cui esso è riferito.

Per calcolare la variazione di energia termica che un sistema subisce nel passare dalla temperatura t1 alla temperatura t2, si usa la seguente relazione:                   

= variazione di energia termica espressa in calorie

Calore specifico = quantità di calore necessaria per innalzare di 1° C la temperatura di 1 grammo di sostanza

 
c     = calore specifico della sostanza          

m    = massa della sostanza espressa in grammi

  = t2 - t1 indica la variazione di temperatura

.CAMBIAMENTI DI STATO

                                                         sublimazione


                                       fusione                                     vaporizzazione


             SOLIDO                                     LIQUIDO                                  VAPORE




                                  solidificazione                              condensazione

                                                           brinamento


            T

           E

           M

           P                                                                                

           E                                                                                 sosta termica

           R

           A

           T                                 

           U                                  sosta termica

           R

           A

                            

                                

                       

                                                       TEMPO

Man mano che viene fornita energia termica, la temperatura del sistema sale progressivamente. Si notano due soste termiche; cioè per due volte la temperatura rimane costante pur continuando la fornitura di energia. Ogni sosta termica coincide con l'inizio del cambiamento di stato del sistema. Le soste termiche durano finché sono in atto i cambiamenti di stato.

Nel passare dallo stato solido a quello liquido e da quello liquido a quello gassoso, le sostanze aumentano sempre più in mobilità.

Calore latente di fusione e di evaporazione è la quantità di calore che si deve fornire ad un grammo di sostanza che si trovi alla sua temperatura di fusione o di evaporazione per passare di stato senza aumento di temperatura. Questa quantità di energia che viene assorbite dalla sostanza durante le soste termiche, è spesa per vincere le forze di coesione molecolari e perciò la temperatura rimane costante. Nei passaggi inversi da gas a liquido e da liquido a solido, la sostanza libera energia in quantità pari a quella assorbita nei passaggi diretti. Questa energia si libera durante le soste termiche.

TEORIA CORPUSCOLARE E CINETICA DELLA MATERIA

COMPORTAMENTO DEI GAS

 Legge di BOYLE : a temperatura costante il volume di un gas è inversamente proporzionale alla sua pressione.                                                                                                                P x V = K

Legge di CHARLES : a volume costante se si riscalda un gas, la sua pressione aumenta, per ogni grado di temperatura, di  della pressione esercitata dal gas a 0°C.                       Pt = P0 (1+bt)

Legge di VOLTA-GAY LUSSAC : a pressione costante, se si riscalda un gas, il suo volume aumenta per ogni grado di temperatura di  del volume occupato dal gas a 0°C.   Vt=V0(1+at)

MODELLO DEI GAS

L'esperienza ci dice che la densità dei gas è molto piccola. Ciò fa pensare che la massa dei gas, per risultare così modesta, deve essere rarefatta, ossia dispersa nello spazio (volume) da essa occupato. Traducendo in immagine questo concetto, si può supporre che un generico gas sia forato da un insieme di piccolissime 'particelle, distaccate tra loro e disperse nel vuoto. L'esperienza ci dice che i gas si possono comprimere. Questa affermazione sostiene quella precedente che tra le particelle dei gas esistono veramente degli spazi vuoti.

Altre informazioni ci dicono che i gas si muovono con velocità modesta e tendono ad occupare tutto lo spazio a disposizione. Ciò fa supporre che: le particelle del gas muovendosi si urtino e si ostacolino fra loro; esse non sono vincolate da sensibili forze di attrazione e repulsione.







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