Termologia

3. Teoria microscopica della materia

3.1 Il moto browniano

Altri esempi: particelle di fumo, profumi o odori nell’aria

Il moto browniano testimonia che l’acqua (e l’aria) è composta da un numero enorme di molecole in moto continuo, veloce e disordinato

Esempio: moto incessante e irregolare di un granello di polline sospeso nell’acqua

3.2 Modello microscopico dei gas

Il modello molecolare del gas perfetto consente di interpretare in termini microscopici le proprietà macroscopiche del gas

Modello microscopico del gas perfetto: forze di attrazione molecolare trascurabili moto incessante, disordinato e molto veloce (agitazione termica) urti elastici contro le pareti del recipiente (leggi della meccanica)

3.2 Pressione microscopica

La pressione del gas è dovuta agli urti delle molecole contro le pareti del recipiente (punto di vista microscopico)

Grandezze microscopiche e grandezze macroscopiche: con un procedimento statistico è possibile calcolare la forza media sulle pareti del recipiente, quindi la pressione

3.4 Temperatura microscopica

La temperatura assoluta T è una misura dell’energia cinetica media Kmedia degli atomi (o molecole)

All’aumentare della temperatura, le molecole del gas si muovono sempre più velocemente

Tkl

K Bmedia 2

kB = 1,38 x 10-23 J/K (costante di Boltzmann)l = numero di gradi di libertà (coordinate che descrivono moto mol.)

Allo zero assoluto (T=0) tutte le molecole sono ferme (Kmedia=0) e non possono più essere rallentate ulteriormente (temperatura minima)

3.7 L’energia interna■ Energia interna di un sistema fisico:

è l’energia complessiva di tutte le sue componenti microscopiche

■ Energia interna di un gas perfetto (molecole non interagiscono):somma delle sole energie cinetiche delle N molecoleè direttamente proporzionale alla temperatura assoluta

■ Energia interna di un gas reale (molecole interagiscono):somma dell’energia cinetica (positiva) e dell’energia potenziale (negativa, energia di legame) di tutte le molecole

TNkl

U B2

potEKU

3.7 Macroscopico e microscopico

3.9 Gas, liquidi e solidiL’energia interna dei corpi è la somma di due contributi:

1. Effetto disgregante (positivo) dovuto a en. cinetica (agitazione termica)

2. Effetto di attrazione (negativo), dovuto a energia potenziale

■ Gas: effetto disgregante prevale su quello di attrazione■ Liquidi: effetto disgregante ed effetto attrattivo si equilibrano■ Solidi: le forze di attrazione prevalgono

sull’effetto disordinante