GLI STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA

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1 GLI STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA AERIFORME (gas o vapore) Fluido: : non ha forma propria. Occupa tutto il volume del recipiente che lo contiene.. Le molecole sono legate da forze molto deboli FLUIDI SOLIDO Rigido: : ha forma e volumi propri.. Se non cambiano troppo le condizioni dell ambiente circostante, conserva forma e volume nel tempo. Dividere in parti un solido richiede, generalmente, forze apprezzabili: : le molecole sono legate da forze intense LIQUIDO Fluido: : non ha forma propria.. Assume la forma del recipiente che occupa.. Solo piccole quantità,, le gocce, mostrano la tendenza a prendere una forma all incirca sferica.. Ha volume proprio ed è assai difficile comprimerlo 1

2 DENSITA ρ = m V Nucleo Atomico ~ Kg/m 3 Kg/m 3 Ogni sostanza, sia essa solida, liquida o aeriforme, ha una massa e occupa un determinato volume Alta atmosfera ~ 10-2 Kg/m 3 Atmosfera al suolo ~ 1 Kg/m 3 Stella di neutroni ~ Kg/m 3 Vuoto artificiale spinto ~ Kg/m 3 Terra ~ 10 3 Kg/m 3 Saturno ~ 10 2 Kg/m 3 Spazio interstellare ~ Kg/m 3 2

3 Alluminio 2.70 Argento Cemento Ferro 7.96 Ghiaccio 0.92 Legno (densità 0.75 media) Legno di cedro Legno d'ebano 0.98 Legno d'olmo Legno di quercia Oro 19.3 Osso Piombo 11.3 Platino Rame 8.96 Sughero Terra (valor medio*) 5.52 Vetro Acqua (4 C) 1.00 Acqua di mare Alcool (etilico) Benzina 0.68 Glicerina Mercurio 13.6 Olio d'oliva 0.92 Olio di 0.8 paraffina Aria Ammoniaca Diossido di carbonio Monossido di carbonio Elio NH CO CO He Idrogeno H Ossigeno O Ozono O I solidi sono in genere più densi dei liquidi i quali, a loro volta, sono più densi degli aeriformi (valori misurati in g/cm 3 a 0 C e 1 atm) 3

4 Osservazione Per un fluido omogeneo la densità può dipendere da fattori quali pressione e temperatura: - per i liquidi la densità varia molto poco al variare di temperatura e pressione, quindi anche per ampie variazioni di queste ultime possiamo considerareρcostante; - per i gas la densità dipende sensibilmente da pressione e temperatura, ed è quindi necessario precisare questi parametri quando si dá la densità di un gas. Direttamente dipendente dalla densità è il peso specifico, definito come il rapporto tra il peso di un corpo ed il suo volume P mg ρ g = = V V N/m 3 COMPRESSIBILITA indica di quanto diminuisce il volume con l'aumento della pressione. Sotto questo aspetto solidi e liquidi sono praticamente incompressiibili, e questa caratteristica è praticamente indipendente da pressione e temperatura. I gas si comprimono con facilità, dipendentemente da pressione e temperatura. 4

5 PRESSIONE La forza è una grandezza fisica caratterizzata dal fatto di essere in grado di modificare lo stato di moto di un corpo o di modificarne la struttura interna. Supponiamo che una forza agisca su un corpo e soffermiamoci sull'effetto di deformazione che essa produce sul corpo. Tale effetto non dipende solo dalla forza ma anche dalla superficie su cui la forza agisce. Il peso della persona (la forza che agisce sulla neve) è invariato, a variare è stata la base di appoggio sulla neve. L'effetto di sprofondamento dipende oltre che dalla forza anche dalla superficie su cui la forza agisce Pressione: esprime l'attitudine che ha una forza a deformare un corpo 5

6 Forza F che agisce su di una superficie di area S In generale F non perpendicolare alla superficie (la forza è un vettore!) La forza può essere scomposta con la regola del parallelogrammo nelle sue componenti parallela e perpendicolare (normale) r r r F = F P + F Componente che effettivamente agisce sulla superficie Componente che non agisce sulla superficie; produce un inefficace effetto di slittamento" p = F S Scalare! Pa = N/m 2 6

7 1 Pa = pressione generata da una forza di 1 N applicata sulla superficie di 1 m² forza abbastanza piccola (circa il peso di un ettogrammo) area abbastanza grande 1 Pa è una pressione piuttosto debole rispetto alle pressioni con cui abbiamo a che fare tutti i giorni (per esempio la pressione atmosferica al livello del mare è mediamente Pa) Pressione atmosferica ~ 1 bar mbar = ettopa In medicina 1 torr = 1 Si usano i multipli del pascal Accanto al pascal sono ancora qualche volta in uso (anche se non appartenenti al sistema internazionale) unità di misura obsolete che però è interessante conoscere sia per "curiosità storica" che per "convenienza pratica" 7

8 Centro della Terra ~ Pa Aria al centro di un tornado ~ 10 4 Pa Fondo dell Oceano Pacifico > 10 7 Pa Stratosfera (40 Km) ~ 1 Pa Pneumatico di automobile > 10 5 Pa Aria al livello del mare ~ 10 5 Pa Stima la pressione esercitata con il tuo peso sul suolo 8