Diagramma di stato dell'acqua: Il punto triplo.
L'acqua presenta un particolare diagramma, diverso dalle altre sostanze, in cui si rilevano i passaggi tra i vari stati (solido, liquido, aeriforme) a seconda della temperatura e del calore somministrato.
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Lettura del grafico
- Il punto T, detto punto triplo,è il punto in cui l'acqua coesiste nelle sue tre forme:solido, liquido e gassoso.Esso si trova alla pressione di 610 Pa e alla temperatura di 0.01°C.
- L'acqua esiste allo stato liquido solo al di sopra del punto T e quindi quando la sua pressione è maggiore di 610 Pa.
Definizioni
- Vapore: sostanza aeriforme la cui temperatura non supera il punto critico e può liquefarsi e solidificarsi.
- Gas: sostanza aeriforme la cui temperatura supera il punto critico.
- Isobara: mantiene pressione costante.
- Isoterma: mantiene temperatura costante.
Punto Triplo
Il punto triplo è determinato dai valori di temperatura e pressione a cui coesistono le fasi solida, liquida e aeriforme di una sostanza. Questi valori dipendono solamente dalla sostanza in questione e possono essere determinati con notevole precisione. Il punto triplo di varie sostanze è dunque utile per la calibrazione di strumenti di misura.
In particolare la temperatura del punto triplo dell'acqua è utilizzata per la definizione della scala Kelvin ed è fissata a 273,16 K, la pressione corrispondente è circa 6 millibar = 6x102 Pa. In altre unità di misura il punto triplo si trova a 0,01 °C e 6,04x10-3 atm.
Punto Critico
In chimica e fisica, un punto critico è la condizione di temperatura e pressione critica alla quale la fase liquida della materia cessa di esistere. Nel momento in cui un liquido viene riscaldato, la sua densità decresce, mentre la densità del vapore incrementa. Le densità del liquido e del vapore si avvicinano sempre di più fino ad una temperatura critica, dove le due densità sono equivalenti e la linea o il limite di fase gas-liquido scompare.
Nel diagramma di fase tipico riportato al lato, si nota che la linea di cambiamento di fase tra liquido e gas non continua indefinitamente. Il punto in cui questa termina viene detto appunto punto critico. Ciò esprime il fatto che ad alte pressioni e temperature la fase liquida e gassosa diventano indistinguibili.
Per l'acqua, il punto critico si ottiene ad una temperatura di 647 K (374 °C) e pressione di 22,064 MPa.
Fase Solida - Liquida - Aeriforme
- Si definisce solido una porzione di materia che si trova in uno stato condensato; in tali condizioni le particelle che lo compongono (atomi, molecole o ioni) sono:
- oscillano attorno a posizioni relative fisse nello spazio (moto di agitazione termica)
- reagiscono ai cambiamenti di forma e di volume con sforzi che sono funzione dell'entità della deformazione subita.
La branca della fisica che si occupa dei solidi è detta fisica dello stato solido, mentre la chimica dello stato solido si concentra principalmente sulla natura e proprietà chimiche e chimico-fisiche dei solidi.
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Il liquido, uno degli stati della materia, è un fluido il cui volume è costante a temperatura e pressione costanti e la cui forma è solitamente quella del contenitore che il liquido stesso riempie. La comprimibilità dei liquidi è in genere molto bassa, e trascurabile se confrontata a quella dei gas, quindi i liquidi sono considerati incomprimibili.
- Un corpo si trova allo stato aeriforme quando non ha una forma definita (è quindi un fluido) e non ha neppure un volume definito, in quanto tende a riempire il recipiente che lo contiene.
Una qualsiasi sostanza al di sopra del suo punto di ebollizione può essere definito come un aeriforme.
Inoltre, un aeriforme può essere definito come vapore o gas a seconda che la sua temperatura critica sia superiore o inferiore alla temperatura ambientale. Per estensione, un aeriforme si trova dunque nello stato di vapore o gas a seconda che la sua temperatura sia, rispettivamente, inferiore o superiore alla temperatura critica.
In assenza di un recipiente, masse gassose di una certa massa limitano la loro espansione grazie alla propria gravità.
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