RIEPILOGO LEGGI GAS PERFETTI
Questo video offre un veloce ripasso sulle leggi dei gas, così come l'abbiamo lette prima. Il motivo per cui lo studio delle leggi dei gas è più complicato dello studio ad esempio del comportamento termico dei soli dei liquidi è dovuto al fatto che lo stato di un gas dipende da 3 parametri:
- La pressione che può essere misurata con un manometro
- Il volume che si misura ad esempio conoscendo l'altezza di un pistone mobile
- La temperatura che si misura mediante un termometro.
Dunque quando io vario ad esempio la temperatura d'un gas, ne posso variare contemporaneamente sia la pressione, sia il volume.
E’ stato conveniente però iniziare lo studio dei gas con una separazione delle variabili, iniziando a studiare delle trasformazioni più semplici. Ecco lo schema delle trasformazioni che abbiamo studiato. Abbiamo mantenuto costante uno dei parametri ad esempio la temperatura in un caso e quindi abbiamo studiato come variavano la pressione e il volume, costante la temperatura come variano pressione e volume, cioè seguendo il gas in una trasformazione a temperatura costante, cosiddetta isoterma. In una seconda fase abbiamo studiato il comportamento del gas a pressione costante, analizzando dunque come il volume variasse al variare della temperatura, una trasformazione di questo tipo prende il nome di trasformazione isobara. Infine, lo studio è stato effettuato a volume costante, analizzando pressione e temperatura e dunque studiando una trasformazione cosiddetta isocora o isobolumica.
La prima trasformazione studiata è stata quella temperatura costante. La si è potuta realizzare mantenendo un gas racchiuso in un cilindro con pistone mobile e questo cilindro è mantenuto in un bagno a temperatura costante. Aumentando il numero dei carichi posti sopra il pistone, la pressione aumenta ed il volume diminuisce, mantenendo però la temperatura costante, dunque diminuisce il volume, aumenta la pressione. La legge che ha permesso di interpretare questa situazione è stata la legge di Boyle che abbiamo rappresentato in un piano PV come una iperbole e che ci ha permesso di dire che a temperatura costante, per una determinata massa di gas, la pressione e il volume sono inversamente proporzionali, cioè il prodotto della pressione per il volume rimane costante.
Secondo tipo di trasformazione, quella che avviene a pressione costante. In una trasformazione a pressione costante, un riscaldamento produce un aumento di volume, però i carichi posti sul pistone rimangono sempre gli stessi e dunque il gas trova il suo equilibrio alla stessa pressione tanto in un caso, quanto nell'altro. Questa situazione viene interpretata dalla prima legge di Gay-Lussac che dice che, per una determinata quantità di gas, mantenuta a pressione costante, il volume e la temperatura assoluta sono direttamente proporzionali, ovvero il rapporto fra il volume e la temperatura in due stati diversi del gas rimane costante.
Terza legge del gas a volume costante, trasformazione isocora. In questo caso il pistone non deve muoversi, dunque bisogna fissarlo in modo che non possa muoversi oppure come viene fatto vedere in questa immagine tratta dal nostro libro di testo è sufficiente aggiungere dei carichi supplementari per mantenere il pistone allo stesso livello. Con un riscaldamento si ha un aumento di pressione mentre il volume rimane costante. Questa situazione è interpretata dalla seconda legge di Gay-Lussac che afferma che, per una determinata massa di gas mantenuto a volume costante, il rapporto tra la pressione e la temperatura assoluta del gas resta costante, ovvero la pressione e la temperatura assoluta del gas sono direttamente proporzionali.
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