Re: ebollizione acqua sotto vuoto

From: Giorgio Pastore <pastgio_at_units.it>
Date: Wed, 1 Mar 2023 00:00:32 +0100

Reinvio il post che sembra scomparso in un black hole. :-(

Il 26/02/23 17:39, Carlo D ha scritto:
> Oggi per caso ho visto la fine di una puntata di "la scuola in tv" su
rai scuola. Il titolo è "acqua in ebollizione tra fisica e filosofia"

Il modo con cui sono state messe assieme Fisica e Filosofia meriterebbe
un commento a parte ma qui mi limito alla questione fisica.

> Negli ultimi 4 minuti si fa vedere il classico esperimento dell'acqua
che bolle raffreddandosi sotto la campana in cui si fa il vuoto con una
pompa aspirante.

Il classico esperimento fa vedere l'abbassamento della temperatura di
ebollizione con la diminuzione di pressione. Qui in realtà fanno
qualcosa di più. Una dimostrazione della modalità di raffreddamento
mediante diminuzione di pressione durante una transizione di fase del
primo ordine.
>
> Riassumo la spiegazione del fenomeno data dalla conduttrice (in
calce metto il link per chi volesse vederlo), vorrei sapere se qualcuno
ha una spiegazione migliore. Grazie. Carlo.
>
>
> Chiede "come è possibile che durante un passaggio di stato la
temperatura inizi a scendere?" "il passaggio di stato comporta un
impiego di energia per rompere i legami, ma l'acqua non è su un
fornello, da dove la prende l'energia necessaria per rompere i legami?"


Ecco, la "spiegazione" con la rottura dei legami l'abolirei per legge!
In pratica è un mantenere in vita post-mortem l'idea dei "gancetti" che
tengono assieme gli atomi.
Forse vale la pena di ricordare la definizione adottata ufficialmente
dalla International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC):

"“there is a chemical bond between two atoms or groups of atoms in the
case that the forces acting between them are such as to lead to the
formation of an aggregate with sufficient stability to make it
convenient for the chemist to consider it as an independent ‘molecular
species’"

Quindi, la forza ci può essere sempre, indebolita quanto si vuole a
grande distanza, ma basta che dia luogo a configurazioni abbastanza stabili.

Definizione che permette di distinguere atomi separati da aggregati
molecolari ma poco si presta a distinguere una fase solida da una
liquida e una gassosa. Le forze tra atomi, mediate dalla presenza degli
elettroni, possono essere più o meno intense ma non ci sono "rotture
improvvise".

Peraltro, per discutere le transizioniu di fase quello che serve è una
comprensione dell' energia del sistema di atomi più che del dettaglio di
cosa avviene tra gruppi di atomi.

Io direi che il passaggio da fase richiede una variazione di energia
libera che, normalmente implica la necessità di fornire energia al
sistema. Energia che, nel caso di una transizione del primo ordine (e
quindi con calore latente) va a aumentare in modo continuo solo
l'energia potenziale media del sistema molecolare durante la transizione.
>
> Risponde "per forza la deve prendere dall'energia interna che
possiede l'acqua stessa. Quindi durante l'ebollizione, per bollire,
l'acqua diminuisce la sua energia interna, e quindi va a diminuire anche
l'energia cinetica delle molecole che la compongono, questa diminuzione
di energia cinetica corrisponde una diminuzione della temperatura
dell'acqua stessa"

Questa energia, che in una transizione a pressione costante deve esseere
fornita dall' esterno (calore), nel caso della diminuzione di pressione
viene sottratta all'energia cinetica media causando un abbassamento di
temperatura.

> Io avrei tenuto ben distinti i concetti di ebollizione e di
evaporazione. Poi avrei detto che la pompa a vuoto "toglie l'aria" e
insieme ad essa anche delle particelle di acqua che sfuggono dalla
superficie. Le particelle che escono sono quelle che hanno maggior
energia cinetica e quindi nel liquido restano le più fredde.

Questo io non lo direi così. Senza aggiungere altro, porterebbe a
pensare che il vapore sia più caldo del liquido, cosa che all'equilibrio
non può succedere.

Giorgio
Received on Wed Mar 01 2023 - 00:00:32 CET