Concetti Chiave
- I gas non hanno forma né volume propri e occupano tutto lo spazio disponibile, grazie al fenomeno della diffusione.
- Nel modello cinetico dei gas ideali, le molecole sono in moto casuale costante, con interazioni impulsive solo durante gli urti.
- La temperatura di un gas è legata alla velocità media delle molecole, mentre la pressione dipende dagli urti con le pareti del recipiente.
- Le leggi dei gas ideali (Boyle, Charles e Gay-Lussac) descrivono le relazioni tra pressione, volume e temperatura, riassunte nell'equazione PV = mRT.
- Nei gas reali, le forze di interazione e il volume di ingombro richiedono correzioni alle equazioni dei gas ideali per descriverne accuratamente il comportamento.
I capisaldi di tale modello sono:
1)le molecole di un gas hanno tutte la stessa massa e sono soggette ad un moto incessante e totalmente casuale(la massa di ciascuna molecola è cosi piccola che gli effetti gravitazionali sono trascurabili).
2)le distanze tra le molecole di un gas sono mediamente grandi rispetto alle dimensioni delle molecole, cioè esse si possono considerare puntiformi. In tal modo il covolume(volume di ingombro delle molecole) è nullo per cui il volume a disposizione coincide con il volume del recipiente.
3)le molecole di un gas non esercitano alcuna forza le une sulle altre tranne al momento dell'urto in cui si manifestano delle intense forze impulsive capaci di modificare modulo e direzione della velocità.
4)gli urti tra le molecole del gas e quelli tra le molecole del gas e le pareti del recipiente che le contiene sono perfettamente elastici, per cui l'energia cinetica si conserva.
In tale modello la temperatura, che è un parametro macroscopico, è legata, dal punto di vista microscopico, alla velocità quadratica media di traslazione, cioè alla media della somma dei quadrati delle molecole. Se due gas hanno temperature diverse significa che le molecole del gas più caldo hanno mediamente velocità maggiore, anche se ci possono essere alcune molecole del gas più freddo aventi velocità maggiore. La pressione di un gas, altro parametro macroscopico, misurabile mediante opportuni strumenti, è legata, dal punto di vista microscopico, all'entità e al numero degli urti delle molecole con le pareti del recipiente. Poichè il numero degli urti è proporzionale al numero delle molecole e l'entità di tali urti è proporzionale all'energia cinetica media dipendente dalla velocità quadratica media, ne consegue che la pressione di un gas dipende dalla quantità di gas presente nel recipiente e dalla temperatura. Nei gas reali invece, il volume di ingombro è diverso da 0 e le forze di interazione non sono nulle, per cui è necessario apportare, teoricamente, degli opportuni correttivi alle equazioni che descrivono i gas al fine di tenere conto di queste caratteristiche.
Esistono 3 leggi dei gas perfetti o ideali: la legge di Boyle, la legge di Charles e la legge di Gay-Lussac.
La legge di Boyle afferma che il prodotto della pressione per il volume di un gas è costante ad una determinata temperatura.
La legge di Charles coincide come forma alla legge della dilatazione dei liquidi e dei solidi e afferma che a pressione costante il volume aumenta all'aumentare della temperatura.
La legge di Gay-Lussac afferma che a volume costante la pressione aumenta.
Queste 3 leggi possono essere riunite in un unica formula, equazione di stato dei gas ideali: PV = mRT
dove:
P=pressione
V=volume
T=temperatura assoluta in gradi Kelvin
m=numero di moli del gas
R=costante universale dei gas ideali
Domande da interrogazione
- Qual è la caratteristica principale dei gas rispetto ai solidi e ai liquidi?
- Qual è il modello fisico introdotto per analizzare il comportamento dei gas?
- Come si comportano le molecole di un gas secondo il modello cinetico?
- Quali sono le leggi dei gas perfetti o ideali?
- Come si esprime l'equazione di stato dei gas ideali?
I gas non hanno forma né volume propri e tendono a occupare tutto il volume disponibile nel recipiente, un processo noto come diffusione.
Il modello cinetico dei gas ideali o perfetti, introdotto da Maxwell e Boltzmann nel 1859, analizza il comportamento fisico dei gas.
Le molecole di un gas hanno tutte la stessa massa, si muovono in modo incessante e casuale, e le distanze tra di esse sono grandi rispetto alle loro dimensioni.
Le leggi dei gas perfetti sono la legge di Boyle, la legge di Charles e la legge di Gay-Lussac, che descrivono le relazioni tra pressione, volume e temperatura.
L'equazione di stato dei gas ideali è espressa come PV = mRT, dove P è la pressione, V è il volume, T è la temperatura assoluta, m è il numero di moli del gas, e R è la costante universale dei gas ideali.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
