Chimica per il liceo/Lo stato liquido/Esercizi

Proprietà dei Liquidi

Esercizio 22

I tubi da saggio mostrati contengono quantità uguali degli oli motore specificati. Sfere metalliche identiche sono state lasciate cadere contemporaneamente in ciascun tubo, e dopo un breve momento le sfere hanno raggiunto le altezze indicate nell'illustrazione. Ordina gli oli motore in ordine di viscosità crescente e spiega il tuo ragionamento.

Esercizio 23

Anche se l'acciaio è più denso dell'acqua, un ago o una graffetta d'acciaio posati con attenzione sulla superficie dell'acqua ferma possono galleggiare. Spiega a livello molecolare come ciò sia possibile.

Esercizio 24

I valori di tensione superficiale e viscosità per dietil etere, acetone, etanolo e glicole etilenico sono mostrati nella tabella seguente: (a) Spiega le loro differenze in termini di viscosità considerando dimensioni, forma delle molecole e forze intermolecolari. (b) Spiega le loro differenze in termini di tensione superficiale considerando dimensioni, forma delle molecole e forze intermolecolari.

Esercizio 25

L'espressione "più lento della melassa in inverno" viene talvolta usata per descrivere un processo lento. Spiega perché questa espressione sia appropriata, utilizzando concetti di dimensione e forma molecolare, interazioni molecolari e l'effetto del cambiamento di temperatura.

Esercizio 26

Spesso si raccomanda di far riscaldare il motore dell'auto prima di partire, specialmente nelle giornate fredde. Sebbene il beneficio di un prolungato riscaldamento sia discutibile, è certamente vero che un motore caldo è più efficiente di uno freddo. Spiega il motivo.

Esercizio 27

La tensione superficiale e la viscosità dell'acqua a diverse temperature sono riportate nella tabella seguente: (a) Quando aumenta la temperatura, cosa accade alla tensione superficiale dell'acqua? Spiega perché accade, in termini di interazioni molecolari e l'effetto del cambiamento di temperatura. (b) Quando aumenta la temperatura, cosa accade alla viscosità dell'acqua? Spiega perché accade, in termini di interazioni molecolari e l'effetto del cambiamento di temperatura.

Esercizio 28

A 25 °C, quanto in alto salirà l'acqua in un tubo capillare di vetro con un diametro interno di 0.63 mm? Consulta l'Esempio 10.4 per le informazioni richieste.

Esercizio 29

L'acqua sale in un tubo capillare di vetro fino a un'altezza di 17 cm. Qual è il diametro del tubo capillare?

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Risposte di OpenStax

Risposta 23

Le molecole d'acqua hanno forti forze intermolecolari di legame a idrogeno. Queste attrazioni creano una tensione superficiale relativamente grande, formando una sorta di "pelle" sulla superficie dell'acqua. Questa pelle può supportare un insetto o una graffetta se posizionati delicatamente sull'acqua.

Risposta 25

La temperatura influisce sulle forze intermolecolari: - A temperature più alte, l'energia cinetica delle molecole è maggiore e le forze intermolecolari vengono superate più facilmente, rendendo il liquido più fluido (meno viscoso). - A temperature più basse, l'energia cinetica delle molecole è minore, e quindi le forze intermolecolari prevalgono, rendendo il liquido meno fluido (più viscoso).

Risposta 27

(a) Quando l'acqua raggiunge temperature più alte, l'energia cinetica aumentata delle sue molecole supera più efficacemente i legami a idrogeno, riducendo la tensione superficiale. La tensione superficiale è direttamente correlata alle forze intermolecolari. (b) Si osserva la stessa tendenza nella viscosità, per la stessa ragione.

Risposta 29

1.7 × 10⁻⁴ m.

Risposte di ChatGPT (da controllare)

Risposta 22

Gli oli motore devono essere ordinati in base alla velocità con cui le sfere metalliche scendono attraverso ciascun olio. L'olio attraverso il quale la sfera scende più velocemente ha una minore viscosità, mentre l'olio attraverso il quale la sfera scende più lentamente ha una viscosità maggiore. Ordina gli oli motore in ordine crescente di viscosità basandoti sulle altezze indicate nell'illustrazione.

Risposta 23

Anche se l'acciaio è più denso dell'acqua, l'ago o la graffetta galleggiano grazie alla tensione superficiale dell'acqua. Le molecole d'acqua sulla superficie formano una "pellicola" resistente dovuta alle forze di coesione tra le molecole d'acqua. Se l'oggetto viene posato delicatamente, non rompe questa pellicola e può galleggiare nonostante la densità maggiore.

Risposta 24

(a) La viscosità varia in base alla dimensione e alla forma delle molecole e alle forze intermolecolari. Molecole più grandi o con maggiori interazioni intermolecolari (come legami a idrogeno) hanno viscosità maggiori. Ad esempio, il glicole etilenico, con più gruppi -OH, ha una viscosità maggiore rispetto a molecole più piccole come l'acetone. (b) La tensione superficiale dipende dalle forze intermolecolari. Molecole con legami a idrogeno più forti, come il glicole etilenico, hanno una tensione superficiale maggiore rispetto a molecole con forze intermolecolari più deboli, come il dietil etere.

Risposta 25

L'espressione "più lento della melassa in inverno" è appropriata perché la viscosità della melassa aumenta a basse temperature. Questo avviene perché il raffreddamento riduce l'energia cinetica delle molecole, aumentando le interazioni intermolecolari e rendendo più difficile il loro movimento.

Risposta 26

Un motore caldo è più efficiente perché l'olio motore diventa meno viscoso con l'aumento della temperatura, migliorando la lubrificazione e riducendo l'attrito tra le parti mobili. Inoltre, i processi chimici della combustione diventano più efficienti a temperature più elevate.

Risposta 27

(a) Quando aumenta la temperatura, la tensione superficiale dell'acqua diminuisce. Questo accade perché l'energia cinetica delle molecole aumenta, riducendo la coesione tra le molecole d'acqua sulla superficie. (b) Quando aumenta la temperatura, la viscosità dell'acqua diminuisce. L'aumento dell'energia cinetica riduce l'effetto delle forze intermolecolari, permettendo alle molecole di muoversi più facilmente.

Risposta 28

L'altezza dell'acqua in un tubo capillare può essere calcolata utilizzando la seguente formula per l'effetto capillare:

h = (2 * γ * cos(θ)) / (ρ * g * r)

Dove:

• h è l'altezza dell'acqua nel tubo.
• γ è la tensione superficiale dell'acqua.
• θ è l'angolo di contatto tra l'acqua e il vetro.
• ρ è la densità dell'acqua.
• g è l'accelerazione gravitazionale.
• r è il raggio interno del tubo capillare.

Per un diametro interno di 0.63 mm (quindi un raggio di 0.315 mm), puoi sostituire i valori noti nella formula per calcolare l'altezza dell'acqua nel tubo. h = 46,65 mm

Risposta 29

Per determinare il diametro del tubo capillare in cui l'acqua sale a un'altezza di 17 cm, puoi utilizzare la formula per l'effetto capillare:

r = (2 * γ * cos(θ)) / (ρ * g * h)

Dove:

• r è il raggio interno del tubo capillare.
• γ è la tensione superficiale dell'acqua.
• θ è l'angolo di contatto tra l'acqua e il vetro.
• ρ è la densità dell'acqua.
• g è l'accelerazione gravitazionale.
• h è l'altezza dell'acqua nel tubo (in questo caso, 17 cm).

Calcolando il raggio r con questa formula, puoi poi raddoppiarlo per ottenere il diametro del tubo capillare. r = 1,73 mm