Concetti Chiave
- La legge di Charles descrive la relazione diretta tra il volume di un gas e la sua temperatura assoluta a pressione costante.
- L'equazione V=kT rappresenta la proporzionalità diretta tra volume e temperatura in Kelvin per un gas a pressione costante.
- Se la temperatura in Kelvin raddoppia, anche il volume raddoppia; se la temperatura si dimezza, il volume si dimezza.
- L'equazione V_i/T_i = V_f/T_f è utilizzata per correlare variazioni di pressione e temperatura in trasformazioni a temperatura costante.
- A 0 Kelvin (-273,15°C), il volume di qualsiasi gas raggiunge 0, confermando la proporzionalità diretta tra volume e temperatura in Kelvin.
Legge di Charles
La legge di Charles afferma che “il volume occupato da una data quantità di gas a pressione costante è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta espressa in gradi Kelvin”. Dal punto di vista matematico si può esprimere questa relazione diretta tra il volume e la temperatura come:se P,n=cost allora V=kT
Dall’espressione precedente è possibile vedere che raddoppiando la temperatura in Kelvin anche il volume del gas raddoppia, dimezzando la temperatura in Kelvin anche il volume si dimezza. L’equazione V=kT può essere utilizzata per derivare un’altra equazione utile in situazione nelle quali un gas subisce una trasformazione a temperatura costante. Se scriviamo l’equazione V=kT per lo stato iniziale (i) e per quello finale (f), otteniamo V_i/T_I =k e V_f/T_f =k Essendo entrambi i quozienti sono uguali alla stessa costante, si ottiene il seguente risultato:
V_i/T_I =V_f/T_f (n costante,P costante)
Questa equazione è utilizzata per correlare variazioni di pressione e temperatura.
Dal grafico accanto si nota come la relazione tra volume e temperatura sia lineare (al raddopiare di uno raddoppia anche l’altro). Il volume di un gas, a una certa temepratura, sarà diverso dal volume di un altro gas alla stessa temperatura. L’unico punto in comune tra le due rette è l’intersezione con l’asse delle temperature. Infatti i volumi dei gas raggiungono tutti il valore 0 a una temperatura di 0 K (-273,15°C). Quindi, a partire da un volume 0 a 0 Kelvin, il volume del gas è direttamente proporzionale alla temperatura in Kelvin.
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