Pressione dei gas

Elementi di Fisica e applicazioni Carlo Elce

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I gas

Pressione dei gas

La pressione di un gas p è definita come la forza F che il gas esercita su un'area A. Un gas è composto da un gran numero di molecole individuali, che a qualsiasi temperatura ragionevole, sono in continuo movimento in tutte le direzioni.

È facile capire la pressione dei gas facendo un'analogia con delle palline di Ping-Pong rimbalzanti sui muri di una piccola stanza. La pallina fa contatto con il muro per un solo istante, ma così facendo, cambia la propria quantità di moto.

La variazione della quantità di moto per il tempo risulta una forza. Questa forza è diretta contro il muro ed è una conseguenza della collisione della molecola (o della pallina di Ping Pong con la superficie del muro.

Temperatura del gas

Temperatura del gas:

T

Volume del gas:

V

Massa molecolare del gas:

MW www.matematicamente.it

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Densità del gas:

ρ

Numero di Avogadro:

23

.

6.022 10

NA mole

Costante di Boltzmann:

joule

23

. .

k 1.381 10 K

Massa della molecola di gas:

MW

m0 NA

Numero di molecole del gas:

ρ

. V

N m0

Radice quadrata della velocità quadratica media della molecola:

. .

3 k T

v rms m0

Pressione del gas:

1 2

ρ

. .

p v rms

3 T

. .

p k N V

Nota che l'unità Pa (pascal) è definita come

newton

Pa = 1 2

m

Alcuni esperti dello spazio hanno proposto di costruire delle colonie spaziali con delle grosse bolle con una membrana di silicone supportate da aria interna pressurizzata. La bolla può essere pressurizzata ad 1 atmosfera, la stessa pressione che esiste sulla superficie terrestre? Forse la risposta è no. Sulla superficie della terra l'aria che respiriamo è composta per l'80% di azoto e per il 20% di ossigeno. Per vivere abbiamo bisogno del componente ossigeno. Per portare in orbita solo l'ossigeno di cui abbiamo bisogno, possiamo risparmiare un sacco di energia e tempo lasciando indietro l'azoto.

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Una versione di questo tipo di colonia spaziale potrebbe avere il raggio di:

.

R 300 m

ed un volume corrispondente di

4 3

π

. .

V R

3 8 3

V = 1.131 10 m