Consideriamo nuovamente un corpo, chiamiamolo sempre A, a temperatura T_A, posto su una
piastra serbatoio ideale, a temperatura T_s. Se aspettiamo un certo intervallo di tempo,
la temperatura si deve portare a T_s. Il fatto che, posto un corpo su una piastra, avvenga
sempre questo tipo di cambiamento di temperatura non è del tutto generalizzabile. Per spiegare
meglio quello che può succedere durante una variazione di temperatura, consideriamo il
caso del piombo. Supponiamo, ad esempio, di fare un diagramma
in cui mettiamo la temperatura, che andremo a esprimere in °C, e mettiamo invece il tempo,
senza specificare esattamente se in secondi o in minuti. Supponiamo, però, di partire
dalla temperatura ambiente, quindi dallo stato A. Immaginiamo di voler portare questo blocco
di piombo ad una temperatura, per esempio, di 400 °C. Dunque, qui avremo 200 °C, qui
avremo 100 °C e qui avremo 300 °C. Che cosa ci immaginiamo di osservare? Partiamo
dalla temperatura ambiente: il blocco di piombo è sul serbatoio ideale, la temperatura inizierà
ad aumentare. E vedremo che il tentativo di questo corpo è quello di raggiungere i 400
°C. Se non che, quando arriviamo ad una temperatura particolare, pari a 327 °C, succede qualcosa
di inaspettato: osserviamo che la temperatura non cambia più, per un certo intervallo di
tempo; dopo, continuerà ad aumentare e poi si porterà alla temperatura del nostro serbatoio
ideale. Che cosa è successo? Noi partivamo da un
corpo solido di piombo e durante tutto l'innalzamento di temperatura noi abbiamo sempre questo corpo solido.
Ma, quando raggiungiamo 327 °C, iniziamo a osservare che esiste un equilibrio fra il
corpo solido e parte del corpo, che invece inizia a diventare liquido. Dunque abbiamo
qui, a 327 °C, la temperatura di fusione del nostro corpo.
Noi sappiamo, ormai, che quando poniamo un corpo sopra un serbatoio ideale, ci sta un
passaggio di calore dal serbatoio al corpo, nel caso in cui il serbatoio sia più caldo,
come in questo caso. Ebbene, quando arriviamo però a 327 °C, deve succedere qualcosa;
cioè, il calore che viene assorbito dal corpo non serve più per innalzare la temperatura,
seguendo la relazione Q uguale a massa del nostro corpo, calore specifico, ΔT. Da questa
relazione noi sappiamo che si assorbe un calore positivo e c'è una variazione ΔT di temperatura,
data la massa e il calore specifico, che è l'equazione che ci accompagna, per esempio,
durante tutta la variazione di temperatura dallo stato A a questo stato B. Ma da B a
C deve succedere qualche altra cosa, perché la temperatura non cambia più, è esattamente
fissata a 327 °C. Quindi, il calore serve per qualcos'altro. A livello microscopico,
quello che sta succedendo è che appunto non abbiamo più la nostra struttura solida, ma
gli atomi del piombo iniziano a porsi in un'altra condizione, in cui i legami non sono più
rigidi come prima, e dunque il sistema inizia a diventare liquido.
Questa coesistenza ci sarà fino a quando tutto il piombo non è diventato liquido.
Da quel momento in poi, quello che succede è che il serbatoio ideale sta fornendo calore
ad una sostanza liquida, che quindi aumenterà la sua temperatura, seguendo di nuovo questa
relazione, anche se ovviamente la massa sarà sempre la massa del piombo che noi avevamo,
ma il calore specifico sarà cambiato, perché non è più piombo solido, ma è piombo liquido.
Come possiamo però rappresentare e formalizzare il calore scambiato durante la trasformazione
di fase, dalla fase solida, che avviene qui, lo segniamo, alla fase liquida? Questo calore
è specifico per la sostanza: sarà sempre lo stesso se usiamo il piombo, sarà diverso
se usiamo l'oro, o un'altra sostanza. Ovviamente, servirà tanto più calore quanto
più è la massa della sostanza che dobbiamo portare dalla fase solida alla fase liquida.
Dunque il calore sarà uguale ad un calore, come viene chiamato, latente, indicato con
λ, specifico per la sostanza, per la massa, che dobbiamo portare dalla fase solida alla
fase liquida. Così come era importante la formula Q uguale
mc*ΔT nella calorimetria, anche questa, che riguarda invece la trasformazione di fase,
è di fondamentale importanza, e dunque va riportata nel nostro formulario di termodinamica.
Dunque, qui avevamo riportato la prima espressione. Ora riportiamo che il calore deve essere uguale
al calore latente, nel nostro caso di fusione, poi ce ne sarà un altro per il passaggio
liquido-vapore, per la massa.
