Leggi dei gas – Boyle, Charles, Gay-Lussac, Dalton, principio di Avogadro, legge dei gas perfetti , volume molare 22,4 litri – Teoria + esempi di esercizi

Leggi dei gas – Boyle, Charles, Gay-Lussac, Dalton, principio di Avogadro, legge dei gas perfetti , volume molare 22,4 litri – Teoria + esempi di esercizi

Grandi Guys!

Prima di riepilogare in questa descrizione i vari argomenti che tratteremo nella lezione, ti mostro sinteticamente cosa contiene questo PACCHETTO

1) 7 LEZIONI DI TEORIA sull’argomento trattato 

2) LEZIONE VIDEO DI RIPASSO in cui ti mostro la mappa riassuntiva

3) 1 MAPPA CONCETTUALE PDF che potrai scaricare e utilizzare per ripassare per la verifica o interrogazione

Ora passiamo ad un riepilogo scritto di tutto quello che vedremo relativamente a questo argomento. Partiamo subito!

Qui sotto trovi la descrizione del contenuto del capitolo, leggila prima di proseguire con le videolezioni così ti fai una prima idea generale.

Buon lavoro!

Jessy

Leggi dei gas

Il comportamento di un gas è fortemente influenzato dalle variabili di stato: pressione, volume, temperatura; ci si può chiedere in quale modo tali grandezze fisicheinfluenzano lo stato gassoso: a tale domanda hanno risposto vari scienziati dei secoli passati. 

È infatti possibile formulare relazioni matematiche che legano le variabili di stato per un gas; tali relazioni, che furono scoperte empiricamente tra il 1660 ed il 1803 e ottenute poi teoricamente mediante la meccanica statistica di Maxwell e quella quantistica di Boltzmann, sono note comeleggi dei gas perfetti o leggi dei gas ideali

In tali trattazioni ci si riferisce sempre ad un modello di gas detto gas ideale o gas perfetto che permette di studiare il gas secondo la teoria cinetico-molecolare.

Le leggi dei gas

Nelle prime tre leggi dei gas perfetti che studieremo viene mantenuta costante una delle tre variabili di stato (P, V, t) e si osserva come sono in relazione le restanti due variabili.

La quarta legge dei gas (legge di Avogadro) riguarda invece gas diversi mantenuti nelle medesime condizioni di temperatura e pressione.

La quinta legge dei gas invece mette in relazione contemporaneamente tutte e tre le variabili di stato in un’unica equazione. 

Le leggi dei gas perfetti sono:

1) Legge di Boyle

La legge di Boyle o legge dell’isoterma vale quando la temperatura di un gas viene mantenuta costante; esprime pertanto la relazione fra pressione e volume di un gas a temperatura costante.

La legge di Boyle afferma che: il volume occupato da una massa di gas, mantenuta a temperatura costante, è inversamente proporzionale alla pressione alla quale esso viene sottoposto.

In termini matematici, la legge può essere così espressa:

P · V = k

in cui:

  • P = pressione
  • V = volume
  • k = valore costante

Ciò significa che raddoppiando, triplicando, ecc. la pressione esercitata su una data massa di gas mantenuta a temperatura costante, il suo volume diventa la metà, un terzo, ecc. di quello iniziale.

Secondo la legge di Boyle, a temperatura costante, un aumento di pressione esercitata su una massa di gas comporta una diminuzione del suo volume.

 

2) Legge di Charles

La legge di Charles o legge dell’isobara o prima legge di Gay-Lussac vale quando la pressione di un gas viene mantenuta costante; esprime pertanto la relazione tra volume e temperatura di un gas mantenuto a pressione costante.

La legge di Charles afferma che: a pressione costante, il volume di una data quantità di gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta.

In termini matematici, la legge può essere così espressa:

V: T1 = V: T2

in cui:

  • V1 = volume del gas alla temperatura T1
  • T1 = temperatura assoluta del gas
  • V2 = volume del gas alla temperatura T2
  • T2 = temperatura assoluta del gas 

 

Secondo la legge di Charles, a pressione costante, un aumento della temperatura di una determinata massa di gas comporta un aumento del suo volume.

Più in particolare Charles scoprì che se una determinata massa di gas viene riscaldata a pressione costante, il suo volume aumenta di una quantità fissa per ogni grado centigrado di aumento della temperatura, pari 1/273 del volume iniziale. 

Pertanto, detto V0 il volume del gas alla temperatura di 0°C è possibile determinare Vt ovvero il volume del gas ad una certa temperatura t in °C mediante la seguente equazione:

Vt = V0 · (1 + α · t)

in cui α è una costante che vale 1/273. 

3) Legge di Gay-Lussac

La seconda legge di Gay-Lussac o legge dell’isocora vale quando il volume di un gas viene mantenuto costante; esprime pertanto la relazione tra pressione e temperatura di un gas mantenuto a volume costante.

La legge di Gay-Lussac afferma che: a volume costante, la pressione di una data quantità di gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta. 

In termini matematici, la legge può essere così espressa:

P: T1 = P : T2

in cui:

  • P1 = pressione del gas alla temperatura T1
  • T1 = temperatura assoluta del gas
  • P2 = pressione del gas alla temperatura T2
  • T2 = temperatura assoluta del gas 

 

Secondo la legge di Gay-Lussac, a volume costante, un aumento della temperatura di una determinata massa di gas comporta un aumento della sua pressione. 

Più in particolare Gay-Lussac scoprì che se una determinata massa di gas viene riscaldata a volume costante, la sua pressione aumenta di una quantità fissa per ogni grado centigrado di aumento della temperatura, pari 1/273 della pressione iniziale. 

Pertanto, detto P0 la pressione del gas alla temperatura di 0°C è possibile determinare Pt ovvero la pressione del gas ad una certa temperatura t in °C mediante la seguente equazione:

Pt = P0 · (1 + α · t)

in cui α è una costante che vale 1/273. 

4) Legge di Avogadro

La legge di Avogadro afferma che volumi uguali di gas diversi, nelle stesse condizioni di temperatura e di pressione, contengono lo stesso numero di particelle.

Quindi, ad esempio, ad una determinata temperatura e ad una determinata pressione, un litro di CO2 contiene lo stesso numero di particelle di un litro di H2

5) Equazione di stato dei gas perfetti

Dalla combinazione delle tre leggi sperimentali sui gas e del principio di Avogadro, E. Clapeyron ottenne l’equazione di stato dei gas perfetti, che mette in relazione tutte e tre le variabili di stato in un’unica equazione. In termini matematici risulta che, per un gas ideale:

equazione generale dei gas perfetti

in cui:

  • P = pressione 
  • V = volume
  • n = numero moli
  • T = temperatura

R invece è una costante chiamata costante universale dei gas (o semplicemente costante dei gas) che può assumere valori diversi a seconda delle unità di misurautilizzate. 

Se la pressione P viene misura in atmosfere, il volume V in litri e la temperatura T in Kelvin, risulta:

costante universale gas

Viceversa, se la pressione P è espressa in Pascal, il volume V in m3 e la temperatura T in Kelvin, risulta:

equazione gas ideali

 

Nelle videolezioni di questo minipack ti spiegherò in dettaglio sia la teoria che gli esercizi!

Let’s go!

Jessica 

 

 

 

 
 
 
 
 
 

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