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La scienza delle fasi della materia

Compressed Air Wiki Nozioni teoriche di base Fisica

Per capire il funzionamento dell'aria compressa, è utile un'introduzione di base alla fisica. Inizieremo dalla spiegazione della struttura della materia, quindi verranno fornite ulteriori informazioni sulle quattro diverse fasi della materia e sulle sue molecole.

Cosa compone la materia?

Tutta la materia, sia essa in forma gassosa, liquida o solida, è composta di atomi. Gli atomi sono quindi gli elementi costitutivi fondamentali della materia, nonostante compaiano quasi sempre come parte di una molecola.

 

Una molecola è costituita da più atomi riuniti insieme ad altri atomi dello stesso tipo o di tipo diverso. Gli atomi sono costituiti da un nucleo denso, formato da protoni e neutroni, circondato da diversi elettroni, piccoli e leggeri, che ruotano velocemente.

 

Esistono altri elementi costitutivi, ma non sono stabili. Tutte queste particelle sono caratterizzate da quattro proprietà:

  • carica elettrica,
  • massa a riposo,
  • momento meccanico,
  • momento magnetico.

Il numero di protoni presenti nel nucleo di un atomo è uguale al numero atomico di quest'ultimo. Il numero totale di protoni e neutroni è approssimativamente uguale alla massa totale dell'atomo, poiché gli elettroni non aggiungono praticamente alcuna massa.

 

Queste informazioni sono riportate nella tavola periodica. Il guscio elettronico contiene un numero di elettroni pari al numero dei protoni presenti nel nucleo. Ciò significa che, in generale, gli atomi sono elettricamente neutri.

Lo sapevi?

Nel 1913, il fisico danese Niels Bohr introdusse un modello costruttivo dell'atomo. Egli dimostrò che gli atomi possono esistere solo in uno stato detto stazionario e con una determinata energia. Se un atomo passa da uno stato energetico a un altro, viene emesso un quanto di radiazione noto come fotone.

Le diverse transizioni si manifestano sotto forma di luce con varie lunghezze d'onda, che in uno spettrografo assumono l'aspetto di righe dello spettro proprio dell'atomo.

Quali sono le quattro fasi della materia?

Gli atomi uniti da legami chimici sono detti molecole. Queste sono talmente piccole che 1 mm3 di aria a pressione atmosferica contiene circa 2,55 x 1016 molecole.

 

In linea di principio, tutta la materia può esistere in quattro stati:

  • solido,
  • liquido,
  • gassoso,
  • plasma.

Allo stato solido, le molecole sono saldamente impacchettate in una struttura con forti legami. A temperature superiori allo zero assoluto, vi è comunque un certo grado di movimento molecolare. In tale stato sono presenti vibrazioni intorno a una posizione di equilibrio, che diventano più veloci con l'aumento della temperatura.

 

Quando una sostanza allo stato solido viene riscaldata a tal punto, le molecole si muovono spezzando i legami e liberandosi. La sostanza fonde e si trasforma in un liquido. Se il liquido viene riscaldato ulteriormente, i legami tra le molecole si spezzano completamente e la sostanza liquida passa allo stato gassoso, espandendosi in tutte le direzioni e mescolandosi con gli altri gas presenti nell'ambiente.

Quando le molecole di gas si raffreddano, perdono velocità e si legano nuovamente l'una all'altra dando luogo al fenomeno della condensazione. Se, invece, vengono riscaldate ulteriormente, le molecole si spezzano nelle rispettive sotto-particelle individuali formando un plasma di elettroni e nuclei atomici.

Impatto sui sistemi dell'aria compressa

Questo articolo fornisce una spiegazione di base di ciò che costituisce e di come cambia la materia. È utile poiché i sistemi ad aria compressa subiscono rapide variazioni di temperatura, causando il passaggio delle particelle dallo stato gassoso a quello liquido.

 

Per ulteriori informazioni su come questo influisce sull'apparecchiatura, si consiglia di leggere le informazioni sui sistemi di essiccazione. Con qualsiasi compressore pneumatico, è importante evitare il più possibile l'accumulo di umidità.

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Che cos'è la struttura della materia?

Con struttura della materia ci si riferisce al modo in cui atomi e molecole sono disposti nelle diverse sostanze. La materia può esistere in tre stati principali: solido, liquido e gassoso. La struttura della materia può variare a seconda del suo stato e del tipo di atomi o molecole che la compongono.

Nei solidi, gli atomi sono saldamente impacchettati e vibrano in posizione. Nei liquidi, gli atomi sono più distanti e si muovono l'uno intorno all'altro. Nei gas, gli atomi sono molto diffusi e si muovono liberamente in tutte le direzioni. Lo studio della struttura della materia è una parte fondamentale della chimica e della fisica.

Qual è la struttura della materia?

L'unità di costruzione della materia è l'atomo. Gli atomi sono le unità più piccole di un elemento che conservano le sue proprietà chimiche e sono composti da protoni, neutroni ed elettroni. Si combinano per formare molecole, che costituiscono tutte le sostanze. Comprendere gli atomi è essenziale in chimica, fisica e scienza dei materiali, in quanto sono alla base di tutte le questioni dell'universo.

Quanti sono gli stati della materia?

Esistono quattro forme principali di materia: solida, liquida, gassosa e plasma. I solidi hanno una forma e un volume fissi, i liquidi hanno la forma del loro contenitore ma hanno un volume definito, i gas si espandono per riempire qualsiasi spazio e il plasma è costituito da particelle altamente eccitate presenti in stelle e fulmini.

Con struttura della materia ci si riferisce al modo in cui atomi e molecole sono disposti nelle diverse sostanze. La materia può esistere in tre stati principali: solido, liquido e gassoso. La struttura della materia può variare a seconda del suo stato e del tipo di atomi o molecole che la compongono.

 

Nei solidi, gli atomi sono saldamente impacchettati e vibrano in posizione. Nei liquidi, gli atomi sono più distanti e si muovono l'uno intorno all'altro. Nei gas, gli atomi sono molto diffusi e si muovono liberamente in tutte le direzioni. Lo studio della struttura della materia è una parte fondamentale della chimica e della fisica.

Se stai cercando di applicare queste conoscenze per migliorare l'efficienza del tuo impianto o se hai domande sul comportamento dei gas sotto compressione, i nostri esperti sono qui per aiutarti.

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