Concetti Chiave
- Il modello dei gas semplifica lo studio delle particelle, considerandole indistinguibili, non interagenti e puntiformi.
- Le variabili fondamentali per analizzare i gas includono densità, volume, massa, temperatura e pressione.
- La pressione diminuisce all'aumentare del volume, evidenziando una relazione inversamente proporzionale in un contenitore chiuso.
- Aumentando la temperatura in un sistema a volume costante, aumenta la pressione, dimostrando una relazione direttamente proporzionale.
- La costante dei gas universali, R, varia a seconda delle unità di misura e si ottiene combinando le formule di pressione, volume e temperatura.
Per studiare le caratteristiche e i fenomeni dei gas possiamo avvalerci di un modello (una rappresentazione semplificata della realtà) e analizzare sperimentalmente come si comportano i gas con alcune variabili.
Il modello dei gas predispone come base dei punti fissi (che servono per semplificare un fenomeno piu complesso):
1) Le particelle sono indistinguibili;
2) Le particelle non interagiscono tra loro;
3) Il volume delle particelle è uguale a 0,trascurabili rispetto al volume che essi occupano quindi sono puntiformi.
Variabili fondamentali dei gas
Sperimentalmente, possiamo studiare i fenomeni fisici che avvengono nel gas se usiamo delle variabili che ci consentono di capirne i comportamenti.
Le piu importanti per i gas sono:
- Densita'
- Volume
- Massa (rimane sempre inalterata)
- Temperatura (il livello di energia cinetico a livello delle molecole)
- Pressione (nei gas): lo possiamo considerare come il nr. di urti contro le pareti.
Per studiare i loro atteggiamenti variando una variabile dobbiamo tenere costanti tutte le altre.
Comportamento del gas in un contenitore
Prendiamo in esame volume, temperatura e pressione.
Abbiamo un contenitore diviso in due parti nella quali in una c'è gas e nell'altra no. All'interno c'è un termostato a temperatura costante.
Se togliamo la parete che separa la parte dove c'è gas da quella dove non c'è niente, aumentiamo il volume che il gas andra ad occupare.
Possiamo notare che la pressione diminuisce all'aumentare del volume (inversamente proporzionali), percio':
Se adoperiamo del gas in un contenitore con le pareti salde, il volume dal gas occupato non varia (volume costante). Aggiungendo del calore la temperatura aumenta, perciò aumenta l'energia cinetica, di movimento del gas. Di conseguenza possiamo dedurre che in uno stesso arco di tempo il gas fara piu urti ad una temperatura maggiore.
Relazioni tra temperatura, pressione e volume
Nota bene: all'aumentare della temperatura aumenta le pressione (direttamente proporzionali), perciò: Se mettiamo il gas in un contenitore con un pistone applicato sopra che esercita una pressione costante, avremo una pressione che rimane invariata (pressione costante). Aumentando la temperatura, il volume aumenta.
Conclusione: aumento di temperatura e aumento di volume (direttamente proporzionali).
Costante dei gas universali
Se uniamo queste tre formule ( V/T; P/T; P*V) otteniamo che la costante (costante dei gas universali= R nel sistema internazionale) è:
R assume diversi valori in base alle unita di misura assegnategli.
1,98[Calorie/Kelvin] 8,31[Joule/Kelvin] 0,082[(Litri*Atmosfere)/Kelvin]
possiamo notare che Pressione * Volume creano energia.
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali caratteristiche del modello dei gas?
- Quali variabili fondamentali influenzano il comportamento dei gas?
- Qual è la relazione tra temperatura, pressione e volume nei gas?
Il modello dei gas si basa su tre punti fissi: le particelle sono indistinguibili, non interagiscono tra loro e il loro volume è trascurabile rispetto al volume occupato, rendendole puntiformi.
Le variabili fondamentali per studiare i gas sono densità, volume, massa, temperatura e pressione, con la necessità di mantenere costanti tutte le altre variabili durante l'analisi.
Aumentando la temperatura, la pressione aumenta se il volume è costante, mentre se la pressione è costante, l'aumento della temperatura porta a un aumento del volume, evidenziando relazioni direttamente proporzionali tra queste variabili.
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