Post on 01-May-2015
LEGGI DEI GAS
LEGGE DI BOYLE
CAMPO DI VALIDITA’
• Temperatura costante• Gas rarefatto (al limite pressione nulla=gas ideale)
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LEGGE DI BOYLE
VERIFICA SPERIMENTALE
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LEGGE DI BOYLEQUALITATIVAMENTE
All’aumentare della pressione in un gas il volume diminuisce
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LEGGE DI BOYLEQUANTITATIVAMENTE
A temperatura costante pressione e volume in un gas rarefatto sono inversamente proporzionali
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LEGGE DI BOYLEIN FORMULE
costanteVP
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LEGGE DI BOYLERobert Boyle
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LEGGE DI BOYLEIl frontespizio della sua opera più famosa, “Il chimico scettico”, contro l’alchimia
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LEGGE DI BOYLECelsius
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LEGGE DI BOYLEGRAFICAMENTELa legge è rappresentata sul piano cartesiano da curve chiamate isoterme.Sull’asse delle ascisse si rappresenta il volume, su quello delle ordinate la pressione
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LEGGE DI BOYLEISOTERME DEL GAS IDEALEPer ogni temperatura c’è una curva distinta
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LEGGE DI BOYLEPoiché l’equazione:
Rappresenta un’iperbole, le isoterme del gas ideale sono delle iperboli equilatere, una per ogni valore di temperatura
KYX
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ISOTERME DEL GAS REALELontano dalle condizioni di rarefazione le isoterme presentano un andamento sostanzialmente diverso da quello del gas ideale
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ISOTERME DEL GAS REALE
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Isoterme della CO2
La curva blu è l’isoterma critica, sopra la quale non vi è distinzione tra liquido e gas
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Nella parte sotto la curva rossa il corpo non è omogeneo ma troviamo liquido e gas insieme (tratto piano della curva
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PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
CAMPO DI VALIDITA’
• Pressione costante• Gas rarefatto (al limite pressione nulla=gas ideale)
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
Alessandro Volta
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PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
Gay Lussac Charles
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PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
QUALITATIVAMENTE
All’aumentare della temperatura aumenta anche il volume
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
QUANTITATIVAMENTE
16,273
1VV 0
t
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
• V=VOLUME ALLA TEMPERATURA t• t=TEMPERATURA IN GRADI CELSIUS• Vo=VOLUME A 0°C
16,273
1VV 0
t
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
Graficamente la curva è una linea retta, rappresentata sul piano in cui in ascisse c’è la temperatura e in ordinate il volume
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
La retta interseca l’asse t nel punto -273,16°C, ovvero nello zero della scala Kelvin
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
Potremmo dire che lo zero kelvin è quella temperatura a cui un gas si riduce in un volume nullo.
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
In realtà questo non dimostra l’esistenza dello zero assoluto perché a temperature così basse il gas condensa e la legge non è più valida
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
Tuttavia, questa legge è servita per trovare il valore, in centigradi, dello zero assoluto
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
Traslando l’asse V in tale punto, ovvero passando dai gradi centigradi ai kelvin
16,273Tt
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
La formula diviene molto più semplice (si è posto 273,16=To)
00 T
T
V
V
LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
Ovvero, usando la scala kelvin possiamo dire che volume e temperatura sono direttamente proporzionali
00 T
T
V
V
LEGGI DEI GAS
SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
CAMPO DI VALIDITA’
• Volume costante• Gas rarefatto (al limite pressione nulla=gas ideale)
LEGGI DEI GAS
SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
QUALITATIVAMENTE
All’aumentare della temperatura aumenta anche la pressione
LEGGI DEI GAS
SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
VERIFICA SPERIMENTALE
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Un termometro a gas a volume costante
La temperatura del liquido è misurata attraverso l’aumento di pressione nel manometro. Il serbatoio di mercurio fa sì che il livello nel ramo sinistro del manometro sia sempre 0, facilitando la lettura
SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
LEGGI DEI GAS
SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
QUANTITATIVAMENTE
16,273
1PP 0
t
LEGGI DEI GAS
SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
• P=PRESSIONE ALLA TEMPERATURA t• t=TEMPERATURA IN GRADI CELSIUS• Vo=PRESSIONE A 0°C
16,273
1PP 0
t
LEGGI DEI GAS
SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
LEGGI DEI GAS
SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
Traslando l’asse P in tale punto, ovvero passando dai gradi centigradi ai kelvin
16,273Tt
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SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC
La formula diviene molto più semplice (si è posto 273,16=To)
00 T
T
P
P
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LEGGE DEI GAS IDEALI
Le tre leggi di Boyle e Volta-Gay Lussac
00 T
T
P
P
00 T
T
V
V
costanteVP
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LEGGE DEI GAS IDEALI
Sono tutti casi particolari di una sola formula, detta equazione di stato dei gas perfetti
TRnVP
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LEGGE DEI GAS IDEALI
n = numero di moliR = costante universale dei gas
R = 8,31 J/mole·K
TRnVP
COS’E’?
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LEGGE DEI GAS IDEALI
Infatti, se T è costante, poiché la massa del gas è sempre considerata fissa ed R è una costante:
costanteVP
LEGGI DEI GAS
LEGGE DEI GAS IDEALI
Invece, se P è costante:
Cioè V è proporzionale a T, perché tutto ciò che sta tra parentesi è una costante
T
P
nRV
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LEGGE DEI GAS IDEALI
Allo stesso modo, se V è costante:
Cioè P è proporzionale a T, perché tutto ciò che sta tra parentesi è una costante
T
V
nRP
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Alcune considerazioni
Questa formula ci dice che, ad una data pressione e temperatura, una mole di gas occupa LO STESSO VOLUME, qualsiasi sia la sua composizione chimica
P
nRTV
LEGGI DEI GAS
Alcune considerazioniPossibile che il volume della molecola non conti? Una molecola di acqua e una di anidride carbonica sono molto diverse: eppure in condizioni normali (t=0°C, P=1atm) una mole di entrambe le sostanze occupano un volume di 22 litri
LEGGI DEI GAS
Alcune considerazioniBisogna considerare che la legge vale per i GAS RAREFATTI: le molecole sono così lontane tra loro che il volume occupato dalla molecola non è nulla in confronto al volume libero.
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Alcune considerazioniBen diverse sono le cose allo stato solido, in cui lo spazio libero è minimo rispetto al volume della molecola.In questo caso, ad esempio, una mole di acqua occupa 0,018 litri, mentre una mole di anidride carbonica quasi 0,03
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MOLI
Il numero di moli è un’unità di misura di massa, e rappresenta una massa che, espressa in grammi, è numericamente pari al peso molecolare della sostanza
Es. una mole di H2 = 2gUna mole di CO2 = 46g
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NUMERO DI AVOGADRO
Una mole contiene un numero di molecole costante, detto numero di Avogadro
236,022·10
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