Volume 1

Problem solving Perché un profumo evapora più velocemente dell acqua a temperatura ambiente? Volume. Il volume di una sostanza è lo spazio che essa occupa; per un gas, il suo volume, corrisponde al volume del recipiente che lo contiene: quindi i gas non hanno volume proprio perché tendono ad occupare tutto il volume che hanno a disposizione. Ad esempio, se in una stanza versiamo del profumo, in breve tempo il profumo è in tutto l ambiente. Questo sta ad indicare che le molecole del profumo evaporato si sono sparse in ogni angolo della stanza, ad alta velocità e spontaneamente. In questo caso le interazioni tra le molecole sono molto deboli. Si definisce volume di un gas il volume che le molecole possono occupare e in cui possono muoversi in tutte le direzioni. Le molecole dei gas si spostano velocemente perché le forze di coesione tra le molecole gassose sono molto deboli. Le unità di misura in cui si esprime il volume sono: litri (l), millilitri (ml) o centimetri cubici (cc). 1 litro = 1000 ml o cc; 1 ml o cc = 1/1000 di litro. Per i liquidi e i solidi il volume non cambia apprezzabilmente variando pressione e temperatura. Questo non è valido per i gas perché, come vedremo, il loro volume varia al variare della pressione e della temperatura. Temperatura. La temperatura è una grandezza proporzionata alla quantità di calore contenuta in 373,15 °K p.eb. H2O una sostanza. Il calore infatti passa da un corpo 273,15 °K p.c. H2O più caldo a uno più freddo: quindi la temperatura O °K zero assoluto determina la direzione del flusso dell energia calorifera dal corpo caldo al freddo (Fig. 1.11). La temperatura viene misurata mediante i termometri, che possono essere costruiti secondo le seguenti scale: la centigrada, la Fahrenheit e la Kelvin (Tab. 9.3). Il passaggio dalla scala centigrada alla Kelvin si ottiene aggiungendo 273,15 al valore in grado centigradi: °C + 273,15 = K. Per il passaggio dalla scala Fahrenheit alla Kelvin è necessario, invece, apportare una correzione per la diversa grandezza dei gradi: (°F 32) (3/9) + 273,15 = K. La velocità delle molecole di un gas dipende dalla temperatura: quando lo si scalda, le sue particelle (molecole) acquistano una maggiore energia cinetica, perché si ha un aumento della velocità di spostamento delle particelle del gas. In definitiva, dunque, la temperatura è una misura dell energia interna di un gas e, più in generale, di un corpo. Centigrada Fahrenheit 100 °C 0 °C 273 °C 272 °F 32 °F 459 °F Tabella 9.3. Schema di confronto tra le scale di temperatura. Kelvin Ec = 1/2 m V2 come si può osservare dalla formula dell energia cinetica, anche se si aumenta di poco la velocità delle particelle l energia aumenta tantissimo perché la velocità è elevata al quadrato. Se il volume del gas non subisce variazioni durante il riscaldamento, perché il recipiente che lo contiene è ermetico, si noterà allora un aumento della pressione all interno del recipiente: ciò dipende dall aumento e dalla frequenza degli urti delle particelle del gas sulle pareti del recipiente. Pressione. Come la temperatura determina il flusso del calore, così la pressione definisce la direzione del flusso di massa, cioè la direzione di spostamento di un gas o di un liquido. Infatti, un gas si sposta da zone di maggiore pressione ad altre di minore pressione. Quantitativamente la pressione è definita come forza per unità di superficie ; possiamo pertanto dire che l urto delle particelle di un gas sulle pareti di un recipiente crea una pressione. 126