Volume 1

p1 GAS Figura 9.18. Cilindro con pistone mobile su cui agisce un peso (p1) spinto da una forza che produce una pressione P. uguale la pressione esercitata sul gas che, se si riscalda, induce il pistone a muoversi verso l alto nel senso di un aumento di volume. Se si effettuano diverse misurazioni del volume del gas a differenti temperature e si portano i valori ottenuti in un diagramma in funzione della temperatura, si può osservare che i punti cadono su una retta (Fig. 9.17). Ciò significa che il volume varia linearmente con la temperatura; se essa si abbassa notevolmente il gas liquefa; quindi, non è più possibile ottenere altri punti. Se i dati di temperatura del diagramma fossero espressi in gradi Kelvin, si avrebbe la rappresentazione grafica della Legge di Charles. Legge di Charles. A pressione costante il volume occupato da un gas è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta. La Legge di Charles può essere espressa matematicamente dalla seguente equazione: V = costante T dove: V = volume; costante = dipende dalla pressione e dalla quantità del gas; T = temperatura in gradi Kelvin. Le leggi di Boyle e di Charles, in realtà, sono valide e rappresentano il comportamento di un gas perfetto, mentre per qualsiasi gas reale si osservano delle piccole variazioni. Un gas perfetto è definito com formato da particelle che non interagiscono tra loro. Esso dunque non condenserà nemmeno ad alte pressioni, differentemente da un gas reale. La Legge di Charles è anche conosciuta come Legge di Gay Lussac. Il chimico francese Gay Lussac (1778-1850) studiò sperimentalmente l azione della temperatura sui volumi dei gas a pressione costante e arrivò alle seguenti conclusioni: Legge di Gay Lussac. A pressione costante, per ogni aumento di un grado Celsius (centigrado °C), il volume di un gas aumenta di 1/273. Problem solving Basandosi sull equazione di stato dimostrare che il volume molare di un gas ideale a TPS è uguale a 22,4 l. La Legge di Gay Lussac può essere espressa matematicamente dalla seguente equazione: V1 = V0 (1 + t) Pressione = costante dove: è uguale 1/273; V0 e V1 indicano i volumi iniziali e finali e t è la temperatura in °C. In modo del tutto simile, mantenendo il Volume = costante, si ha: per ogni aumento di temperatura di un grado Celsius, la pressione aumenta di 1/273: P1 = P0 (1+ t) dove: P0 = pressione iniziale; P1 = pressione finale. Legge generale dei gas La Legge di Boyle è valida mantenendo costante la temperatura, mentre le leggi di Gay Lussac (o di Charles) sono valide solo a pressione o a volume costanti. Da un punto di vista pratico sarebbe molto utile formulare un equazione generale dei gas che tenga conto contemporaneamente delle variazioni di volume, temperatura e pressione. Quindi la legge generale dei gas può essere espressa matematicamente dalla seguente equazione di stato: P V = R T dove: T = temperatura assoluta in gradi Kelvin; V = volume (litri); P = pressione; R = costante generale dei gas. 128