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Primo di due brevissimi video del canale youtube Tecnologia Duepuntozero
Partendo dalla teoria atomica, si spiega in modo semplice il comportamento di solidi, liquidi e gas.
Dopo aver guardato il video, rispondi alle domande sotto elencate.
Domande
- Cosa afferma la teoria atomica?
- Quali caratteristiche hanno le particelle che costituiscono gli oggetti?
- Perché l’acqua conserva il proprio volume senza svanire?
- Con quale grandezza possiamo “misurare” il calore posseduto da un corpo?
- Come si potrebbe descrivere il fenomeno dell’evaporazione?
Vedi anche Dagli atomi ai solidi, liquidi e gas (Parte 2)
Se in qualche cataclisma andassero perdute tutte le conoscenze scientifiche, e una sola frase potesse essere tramandata alle generazioni successive, quale enunciato conterrebbe la maggiore informazione nel minor numero di parole? Probabilmente l’ipotesi atomica, cioè che tutte le cose sono fatte di atomi, piccole particelle in perpetuo movimento, che si attraggono a breve distanza, ma si respingono se pressate l’una contro l’altra.
Supponiamo di avere una goccia d’acqua del diametro di mezzo centimetro.
Anche osservandola molto da vicino non vedremmo altro che acqua, omogenea e continua. Ingrandendola circa duemila volte, con il miglior microscopio ottico a disposizione, e vedendola quindi larga quanto una stanza spaziosa, vedremmo ancora acqua relativamente omogenea.
Guardando ancora più da vicino, ingrandendola altre cinquecentomila volte, ci troveremmo davanti agli occhi qualcosa di simile a questa figura, che è una rappresentazione dell’acqua ingrandita un miliardo di volte, ma idealizzata. In che senso idealizzata?
Per cominciare, le particelle sono disegnate in modo semplice, con contorni netti, e questo non è esatto. In secondo luogo, la figura è bidimensionale, mentre naturalmente le particelle si muovono in tre dimensioni. Inoltre, in natura le particelle vere si agitano e rimbalzano continuamente, si torcono e girano l’una intorno all’altra.
Un’altra cosa che non si può illustrare con un disegno è il fatto che le particelle sono attaccate, che si attraggono, ma non possono compenetrarsi. Se si cerca di comprimerle si respingono.
Osservate che ci sono due diverse specie di “palle” o cerchi, a rappresentare gli atomi di ossigeno (rossi) e quelli di idrogeno (grigi). Ogni ossigeno ha due idrogeni legati a sé. (Ogni gruppetto di un ossigeno con i suoi idrogeni si chiama molecola).
Gli atomi hanno un raggio di circa 10 ¯ 8 cm, cioè 1/100˙000˙000 di cm, o anche 0,00000001 cm, che si chiama angstrom (Å). Diciamo che gli atomi hanno un raggio di circa 1 angstrom.
Un altro modo per ricordarne la misura è il seguente: se una mela venisse ingrandita fino alle dimensioni della Terra, i suoi atomi avrebbero all’incirca le dimensioni iniziali della mela.
L’acqua conserva il suo volume, non si dissolve, a causa dell’attrazione delle molecole tra loro. Se la goccia è su un piano inclinato, scorre, ma non svanisce: gli atomi non si disperdono.
Il movimento di agitazione è ciò che noi rappresentiamo come calore: quando aumenta la temperatura, aumenta il movimento degli atomi. Se scaldiamo l’acqua, l’agitazione aumenta, così come aumenta il volume tra gli atomi, finché a un certo punto la forza di attrazione fra le molecole non è più sufficiente a tenerle insieme, ed esse si disperdono separandosi l’una dall’altra. Abbiamo appena descritto la produzione di vapore acqueo mediante l’aumento della temperatura: le particelle si staccano e volano via a causa dell’intensificarsi del movimento.
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