Gli stati della Materia
Fonte : https://www.geopop.it/gli-stati-della-materia-quanti-sono-e-quali-sono-le-loro-caratteristiche/
Gli stati della materia: quanti sono e quali sono le loro caratteristiche
Come tutti sanno, la classificazione più semplice della materia prevede di suddividerla in tre stati base: solido, liquido e aeriforme. In realtà è stato osservato come la materia abbia comportamenti molto differenti ad altissime e bassissime temperature. Ecco che si aggiungono il quarto stato della materia, il plasma, un gas in cui gli elettroni si muovono liberi, e un quinto stato, il condensato di Bose-Einstein, un gas freddo che si comporta come un’unica onda. Ma ci sono ancora molti altri comportamenti bizzarri della materia che la rendono sempre più affascinante! Andiamo a vedere quali sono i principali e le loro caratteristiche.
Gli stati della materia
La materia è costituita principalmente da tre stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso. A questi ne vengono poi aggiunti due: il plasma e il condensato di Bose-Einstein. Ma quali sono le loro principali proprietà?
Lo stato solido
Lo stato liquido
I fluidi che siamo abituati a maneggiare, come acqua e olio, si chiamano fluidi newtoniani, perché si deformano proporzionalmente ad uno sforzo esterno. Ma se ciò non accade, si parla di fluidi non-newtoniani. Avete mai provato a mescolare fecola di patate ed acqua? L’impasto assomiglia ad un fluido quando si manipola lentamente, mentre ricorda un solido per movimenti bruschi.
E le sabbie mobili? Il loro comportamento è diametralmente opposto: si comportano come solido solo se non vi si applicano forze. Le proprietà della materia fluida, dunque, possono variare notevolmente!
Lo stato aeriforme
Il vapore, invece, è un gas a temperatura inferiore che può essere condensato e trovarsi in equilibrio con la propria fase liquida. Il vapor d’acqua, ad esempio, si può trovare anche a temperatura ambiente, vicino a sorgenti come laghi o fiumi.
Il processo di vaporizzazione è dunque superficiale e permette ad un liquido di trasformarsi in vapore, mentre l’ebollizione è un meccanismo che avviene sotto la superficie e permette al liquido di trasformarsi in gas. Quando andiamo in montagna l’aria si fa più rada, respiriamo più profondamente perché ci troviamo a una pressione inferiore. Il respiro si fa più profondo anche quando entriamo in sauna, dove umidità e temperatura sono più marcate. Questi due esempi evidenziano l’influenza di pressione, temperatura e presenza di vapor acqueo sullo stato gassoso.
Il plasma
Ma cosa succederebbe se raffreddassimo un gas a temperature prossime allo zero assoluto (-273.15 °C)?
Il condensato Bose-Einstein
Il condensato di Bose-Einstein fu teorizzato da all’inizio del XX secolo dal fisico indiano S. Bose e da A. Einsten, ma fu osservato solo nel 1995, da E. Cornell e C. Wieman, all’Università del Colorado a Boulder.
Per ottenere questo stato è necessario partire da un gas di bosoni – cioè una famiglia di particelle al cui interno rientrano, tra gli altri, i fotoni. Questo gas assume un comportamento molto particolare quando si porta a bassa densità e a temperature prossime allo zero assoluto. Si comporta come fosse un unico oggetto, seguendo regole quantistiche anche a livello macroscopico, come fosse composto da onde.
Anche questi cinque stati non sono sufficienti per spiegare il comportamento di tutta la materia: ne esistono infatti anche altri che si verificano solo in condizioni estremamente particolari, come ad esempio i superfluidi, i supersolidi, la materia strana e la materia degenere.
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