LE ONDE SISMICHE

L'energia elastica accumulata si libera attraverso onde sismiche.

Quest'ultime possono essere suddivise in tre categorie:

• ONDE LONGITUDINALI O DI COMPRESSIONE

Queste onde sono simili alle onde sonore,sono le più veloci (Onde P) e si propagano sia nei solidi che nei fluidi. Si propagano attraverso contrazioni e dilatazioni che fanno oscillare le particelle dei corpi lungo la direzione di propagazione. Inoltre la loro velocità cresce all'aumentare della densità  dei corpi che vengono attraversati e dall'elasticità del materiale.

• ONDE TRASVERSALI O DI TAGLIO

Queste onde si propagano non si propagano nei fluidi e risultano più lente (Onde S). Le onde fanno si propagano lungo una direzione perpendicolare e fanno vibrare le particelle lungo piani perpendicolari rispetto alla direzione delle onde.

• ONDE LUNGHE O SUPERFICIALI

Le onde Lunghe sono le più lente, ma anche le più distruttive, dal momento che hanno una maggior ampiezza. Si propagano sulla superficie a partire dall'epicentro con velocità costante 3.5 Km/s.

Le onde L possono essere di due tipologie:

1. ONDE DI RAYLEIGH: sono onde superficiali che creano un movimento ad ellisse di ogni singola particella in un piano verticale. 
2. ONDE DI LOVE: sono onde che creano un movimento lineare perpendicolare di ogni particelle rispetto alla direzione di propagazione. Da questa descrizione deriva un movimento laterale che diventa sempre meno intenso all'aumentare della profondità. Le onde di Love sono considerate le più pericolose perchè, a causa della grande quantità di energia, richiedono molto più tempo per liberarla e per raggiungere una situazione di equilibrio.

LA TEORIA DEL RIMBALZO ELASTICO

La spiegazione delle reali cause dei terremoti è stata data nel 1906 dal sismologo americano Harry Fielding Reid che ha formulato la teoria del rimbalzo elastico.

Questa teoria si basa sulla definizione di comportamento plastico o elastico dei corpi:

• Comportamento plastico: un corpo, sottoposto all'azione di una forza, subisce una deformazione permanente che si mantiene anche quando la forza cessa di agire.
• Comportamento elastico: un corpo, sottoposto all'azione di una forza, subisce una deformazione non permanente; infatti il corpo, al cessare della forza, recupera la propria forma originale. Tuttavia, se la forza aumenta sempre di più, il corpo giungerà ad un punto critico estremo che porterà alla rottura e alla propagazione dell'energia accumulata, stabilendo un nuovo equilibrio.

Secondo Reid, prendendo come spunto il devastante terremoto a San Francisco del 1906, le rocce della crosta terrestre nei pressi delle faglie presentano un comportamento elastico. Le rocce, infatti, si deformano lentamente a causa del movimento delle placche e contemporaneamente accumulano energia elastica.

A questo punto si raggiunge il punto critico  (Carico di rottura), le rocce si spaccano improvvisamente e liberano energia elastica sotto forma di calore e di energia cinetica tramite onde sismiche. 

Il luogo della crosta terrestre dove avviene tale rottura si chiama Ipocentro (o Fuoco), mentre il corrispondente sulla superficie terrestre è chiamato Epicentro.

I TERREMOTI: INTRODUZIONE

I terremoti (o sismi) sono una serie di oscillazioni e vibrazioni della crosta terrestre prodotte dalla rottura di grosse porzioni di crosta terrestre (faglie) dovute all'accumulo di tensioni forti nel tempo (anche milioni di anni).
La branca della geofisica che studia tali fenomeni è la Sismologia.
I terremoti possono essere di diversa intensità (molti non li avvertiamo neanche) e quelli più forti sono seguiti da piccole scosse di assestamento che liberano una quantità di energia minore.
A seconda della profondità della crosta in cui si verificano, possono essere classificati in tre categorie:

• Superficiali: fino a 70 km di profondità.
• Medi: da 70 a 300 km.
• Profondi: da 300 a 700 km.

I più pericolosi e distruttivi sono i terremoti superficiali che si generano a causa di faglie che si trovano a pochi km di profondità dalla superficie.

APPROFONDIMENTO SULL' APPARATO RESPIRATORIO

Qui sotto troverete una presentazione realizzata da me relativa alla struttura e al funzionamento dell'apparato respiratorio.

APPARATO RESPIRATORIO

L'EVOLUZIONE DEL CONCETTO DI ACIDO E BASE: DA LAVOISIER A BROSTED E LOWRY

I concetti di acido e base sono stati per lungo tempo oggetto di discussione e di continue modifiche.
Qui di seguito riportero' le più importanti teorie fino ai primi anni del XX secolo.

Il chimico francese Lavoisier

• LA TEORIA DI LAVOISIER

Il celeberrimo chimico francese Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) affermò che con il termine "Acido" indicasse qualsiasi composto contenente Ossigeno. Il termine di questo elemento, inoltre, fu dato dallo stesso Lavoisier indicandolo come "Generatore d'Acido" per il fatto che a causa della propria acidità fosse il responsabile delle combustioni.

• LA TEORIA DI DAVY

Lo scienziato inglese Davy

Formula dell' Acido cloridrico 

Lo scienziato inglese Sir Humpry David (1778-1829) riuscì a negare l'ipotesi di Lavoisier. Egli, infatti, scoprì l'esistenza di un acido che non conteneva Ossigeno, ma un nuovo elemento che ribatezzò con il termine Cloro; Tale acido era l'acido cloridrico HCL. Inoltre lo scienziato ipotizzò che l'elemento fondamentale di un acido fosse l'Idrogeno che potesse essere sostituito con atomi di metalli per formare i Sali.

• LA TEORIA DI ARRHENIUS 

Svante Arrhenius

Nel 1884 lo scienziato svedese Svante Arrhenius (1859-1927) definì che gli elettroliti, ovvero sostanze che, disciolte in acqua, subiscono una dissociazione elettrolitica generando cationi e anioni. In particolare affermò che gli acidi sono quelle sostanze che, dissociate in acqua, producono ioni H+, mentre che le basi fossero sostanze che sempre dissociate in acqua producono ioni OH-. Inoltre stabilì che più il grado di dissociazione è alto, più l'acido/base sarà forte e ciò si può misurare attraverso la costante di dissociazione acida:

• LA TEORIA DI BRONSTED-LAWRY

La teoria di Arrhenius presentava diversi limiti tra cui, il più importante, quello dell'esistenza del catione H+. All' epoca, infatti, era davvero impensabile che potesse esistere un atomo senza elettroni e con un unico protone. Una nuova visione del concetto acido-base fu data dagli scienziati Bronsted (1879-1947) e Lowry (1874-1936) i quali scongiurarono l'idea di Arrhenius. Secondo la loro teoria un Acido è una sostanza che cede H+, mentre una Base è una sostanza che acquista H+. Secondo questa teoria, quindi, non può esistere un acido senza una base corrispondente e viceversa. Quando un acido cede H+, allora si trasforma nella sua base coniugata, mentre quando una base acquisisce un H+ diventa nel suo acido coniugato.
Secondo questa teoria, quindi, le basi e gli acidi non esistono in modo isolato, ma esistono solo coppie di acido/base coniugate. Aspetto particolare è quello relativo alle sostanze che presentano un comportamento anfotero, ovvero possono comportarsi sia da acido che da base.

Esempio di una reazione Acido-Base

Fonti:

Il mio libro di chimica

Wikipedia

Chimicaonline

Google immagini

IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA E L' ENTALPIA

Un sistema termodinamico subisce trasformazioni fisiche o chimiche a causa dell'alterazione del suo equilibrio determinato da tre grandezze: la pressione, il volume e la temperatura.
L'equilibrio del sistema si altera quando si ha una variazione di grandezze energetiche chiamate "Funzioni di stato" come l'Energia interna (U), l'Entalpia (H), l'Entropia (S) e l'Energia Libera (G).
In questo post tratteremo l'Entropia; per comprendere meglio il significato di questa grandezza, però, inizieremo spiegando il primo principio della Termodinamica.
Il primo principio della Termodinamica afferma che il calore fornito ad un sistema termodinamico (Q) non viene convertito totalmente in lavoro (L), ma fa aumentare anche l'energia interna del sistema (U).

                                           Q= ΔU+ L

Ricordiamo che ΔU è la differenza di energia interna del sistema finale e iniziale.
Il calore Q assume segno positivo se è assorbito dall'ambiente esterno (+Q), mentre assume segno negativo se viene ceduto all'ambiente esterno dal sistema (-Q).
Il lavoro L presenta segno positivo se viene compiuto dal sistema sull'ambiente (+L), mentre presenta segno negativo quando è compiuto dall'ambiente sul sistema (-L). 

I sistemi termodinamici più studiati sono quelli in cui sono presenti gas; in questo caso il lavoro L è uguale a: 
L= PV 
In questo caso il primo principio della Termodinamica può, dunque, essere scritto in questo modo:
Q= ΔU + PV
In particolare a pressione costante (trasformazioni isobare):
Queste trasformazioni sono quelle più studiate dalla Termochimica ed è a questo punto che ora introdurremo il concetto di Entalpia.
L'Entalpia (H) è una funzione di stato che indica il contenuto termico di un sistema.
H= ΔU + PV 
La sua variazione è:
ΔH= ΔU + PΔV      
La variazione ΔH di una trasformazione isobara è quindi uguale al calore Q del sistema.
ΔH= Q= ΔH2- ΔH1
Il calore (Q) di un sistema termodinamico a pressione costante è uguale alla variazione di Entalpia tra lo stato finale e quello iniziale.

Consideriamo ora una reazione endotermica.
Il contenuto termico dei prodotti è maggiore rispetto a quello dei reagenti (+Q), quindi ΔH>0.

Consideriamo ora una reazione esotermica,
Il contenuto termico dei prodotti è minore rispetto a quello dei reagenti (-Q), quindi ΔH<0.

Fonti:

Il mio libro di chimica

Wikipedia

ChimicaOnline

Google immagini

I FONDAMENTI DELLA TERMODINAMICA

Oggi cominceremo ad occuparci della Termochimica, ovvero di quella branca della chimica che studia le variazioni termiche durante una reazione.

Ovviamente la Termochimica si basa moltissimo su argomenti relativi alla Termodinamica e per questa ragione credo sia giusto "rinfrescare" un po' la memoria.

• Concetti di base 

La Termodinamica è la branca della Fisica che studia gli scambi e le variazioni di calore all'interno di un sistema termodinamico, ovvero l'insieme di corpi coinvolti nello scambio di calore (Q); il sistema termodinamico è limitato dal resto dell'ambiente da un confine.

• Reazione esotermica ed endotermica

Quando avviene una reazione chimica il calore di reazione (Q) può essere assorbito (+Q) o essere prodotto (-Q). Nel primo caso si dice che la reazione è "Endotermica", mentre nel secondo "Esotermica".

A lato abbiamo un grafico di una reazione generica endotermica.

In questo tipo di reazione il sistema assorbe calore dall'ambiente esterno (+Q) e quindi i prodotti hanno un contenuto termico maggiore rispetto ai reagenti.

 

In questo caso, invece, abbiamo una reazione generica esotermica. In questo tipo di reazione viene prodotto calore (-Q) e quindi i prodotti hanno contenuto termico minore rispetto ai reagenti.

Un esempio di reazione esotermica è la combustione.

• Calore specifico e Capacità termica 

Calore specifico (c): quantità di calore necessaria per far aumentare di 1°C la temperatura di 1 g di una determinata sostanza. La sua unità di misura è il J/(g °C).

Capacità termica (C): quantità di calore necessaria per far aumentare di 1 °C la temperatura di una sostanza (m qualsiasi). La sua unità di misura J/K.

C= c x m   (Formula della capacità termica)

Q=  m (Kg) x c (J/g K) x Δt (K)    (Legge della calorimetria)

• Energia interna di un sistema (U)

L'energia interna di un sistema termodinamico (U) è data dalla somma dell' energia cinetica media delle particelle e dall'energia potenziale delle particelle.

U= Ec+Ep  (Energia interna)

     Fonti: 

Il mio libro di chimica 

Chimicaonline