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

LEGGI DEI GAS

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

LEGGI DEI GAS

SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

La formula diviene molto più semplice (si è posto 273,16=To)

00 T

T

P

P

LEGGI DEI GAS

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.

LEGGI DEI GAS

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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