I GAS PERFETTI Prende il nome di gas

I GAS PERFETTI Prende il nome di gas quello stato di aggregazione della materia nel quale essa non ha né forma né volume propri, ma assume la forma del recipiente che la contiene, e ne occupa tutto il volume. In generale è lo stato in cui tutte le sostanze si trovano quando vengono portate a temperatura sufficientemente elevata. Il gas perfetto è un gas composto da atomi elementari che non interagiscono uno con l’altro ed è quindi molto rarefatto, inoltre un gas si avvicina ad un gas perfetto quando la sua temperatura è lontana dalla temperatura di liquefazione (passaggio dallo stato aeriforme a quello liquido. Il gas perfetto, detto anche gas ideale, in natura non esiste, però alcuni gas come l’idrogeno o l’elio, si approssimano bene al comportamento del gas perfetto; questi gas ideali ubbidiscono a leggi molto semplici, per cui è possibile studiarne facilmente il comportamento, dopodichè, facendo riferimento ai gas reali, sarà opportuno adattare i risultati che si otterrebbero con un gas perfetto, introducendo le opportune varianti.

Un gas può essere studiato sia dal punto di vista microscopico che dal punto di vista macroscopico. Secondo il primo tipo di studio, il gas viene considerato come un insieme di singole particelle ognuna dotata delle sue proprie caratteristiche e quindi è necessario conoscere massa, posizione e velocità di ognuna di esse; ma visto che un piccolo campione di gas contiene un numero elevatissimo di particelle risulterebbe estremamente complesso gestire tutti questi dati. Scegliendo il secondo tipo di studio, si ignorano le molecole e si cerca di descrivere il gas nella sua globalità mediante grandezze chiamate coordinate termodinamiche. Le coordinate termodinamiche sono grandezze fisiche in grado di fornirci informazioni riguardo lo stato interno del sistema, in maniera tale da poterne descrivere il comportamento; queste grandezze sono: temperatura, pressione e volume.

Le tre leggi più importanti che regolano il comportamento di un gas perfetto sono:

In una trasformazione isobara le variazioni di temperatura e le corrispondenti variazioni di volume sono direttamente proporzionali. ISOBARA: Il valore k/V 0 non è solo costante per il gas preso in esame, ma resta invariato per tutti i gas e si indica con α. Trasformazione nella quale la pressione del gas rimane costante.

Prendiamo in esame un cilindro con un volume V di gas e mettiamo su un pistone scorrevole senza attrito due pesetti, senza mai cambiarli, allo scopo di mantenere così costante la pressione. Se riscaldiamo allora il gas e di misuriamo ogni tanto temperatura t e volume V occupato, notiamo che all’aumentare della temperatura aumenta con proporzionalità diretta anche il volume.

Riportando sul piano cartesiano le due leggi di Gay-Lussac si ottengono i seguenti andamenti: P(Pa) V (m 3) isobara T (°C ) I legge di Gay-Lussac isocora T (°C ) II legge di Gay-Lussac

• • • Termometro di sezione S a pressione costante Grosso Beaker Ghiaccio tritato Riga millimetrata Fornello Bunsen

In seguito alla conduzione dell’esperimento, abbiamo ottenuto la seguente tabella ed il relativo grafico T(°C) V=Sh(mm 3) 1, 0 0, 0 170, 0 2, 0 10, 0 176, 2 3, 0 20, 0 182, 4 4, 0 30, 0 188, 7 5, 0 40, 0 194, 9 6, 0 50, 0 201, 1 7, 0 60, 0 207, 3 8, 0 70, 0 213, 6 9, 0 80, 0 219, 8 10, 0 90, 0 226, 0

Dalle leggi di Gay. Lussac si deduce l’esistenza di un valore sotto il quale la temperatura non può scendere. Dando origine a un piano cartesiano possiamo osservare che le rette si incontreranno in un punto dell’asse delle ascisse che corrisponde ad una temperatura di -273, 15°C: questo punto è lo 0 assoluto. Dato che non è possibile pensare a una materia priva di volume e agitazione termica, lo 0 assoluto rappresenta una situazione limite che non può essere raggiunta, e nemmeno superata.

• • • La prof. Averna La classe 2^B Il Liceo Scientifico Giuseppe Moscati Piero e Alberto Angela La Minetola & Cartella Production