Concetti fondamentali sui gas: pressione, trasformazioni e leggi

Definizione e misurazione della pressione

PRESSIONE DEI GAS: è la forza delle particelle esercitata sulle pareti del recipiente.

Si usa il MANOMETRO per misurarla e la sua unità di misura è in PASCAL.

1milibar =100 Pa

1bar =100.000 Pa

1atm (atmosfera) =1,013 bar

TRASFORMAZIONE DEI GAS: è la modificazione dei valori di pressione,volume e temperatura.

GAS IDEALE o PERFETTO:

- è costituito da particelle

puntiformi,libere di muoversi

in modo indipendente

l'una dall’altra;

- requisiti:

1. ogni particella è un punto matematico di volume trascurabile;

2. ogni particella è in continuo movimento;

3. ogni particella è mediamente lontana dalle altre e non è soggetta a forze di attrazione da parte di queste;

4. quando due particelle si urtano si ha un urto elastico e non si ha perdita di energia.

GAS REALE:

- le particelle hanno volume proprio ed esercitano tra di loro forze di attrazione;

- un gas reale può essere considerato ideale quando ha bassa pressione e temperatura elevata (si stabiliscono delle deboli Interazioni di Van der Waals, e il volume delle Particelle è trascurabile rispetto al volume del recipiente).

Leggi fondamentali dei gas

La pressione di un volume di un gas è direttamente proporzionale al numero di moli del gas.

PV = nRT

dove P=pressione, V=volume, n=numero di moli, R è una costante e T è la temperatura espressa in kelvin.

A temperatura costante la pressione esercitata da un gas è inversamente proporzionale al volume del gas.

Per ogni quantità di gas a temperatura costante,il prodotto del valori della pressione e del volume è costante (Legge di Boyle). In un asse cartesiano pressione-volume la curva rappresentata è un ramo di iperbole equilatera in quanto le due grandezze (volume e pressione) sono inversamente proporzionali: P1*V1=P2*V2.

TRASFORMAZIONE ISOCORA:

- avviene riscaldando o raffreddando un gas a volume costante;

- per ogni grado di differenza di temperatura la pressione aumenta o diminuisce di 1/273 Pa;

- P(totale)= P*(1+ t/273);

- P1/T1 = P2/T2 (Legge di Gay Lussac).

TRASFORMAZIONE ISOBARA:

- avviene a pressione costante;

- riscaldando o raffreddando a pressione costante un gas, per ogni grado di differenza di temperatura si ha l’aumento o la diminuzione del volume di 1/273 cm^3;

- V(totale) = V*(1+t/273);

- V1/T1 = V2/T2 (Legge di Charles);

- il volume e la pressione aumentano o diminuiscono lavorando a volume costante.

273 GRADI CELSIUS:

- è la temperatura più bassa raggiungibile nell'universo;

- al di sotto di questa temperatura la materia risulta con valori negativi di energia e di volume.

SCALA di KELVIN:

- nel 1848 Kelvin propone una scala delle temperature assoluta;

- si misura in GRADI KELVIN (°K):

0 °K = -273 °C

0 °C = 273 °K

100 °C = 373 °K

Vale la regola: T(K)=T(C)+273.

GAS A TEMPERATURA COSTANTE:

1bar= 273 K o C

2bar= 546 K o 273 C

3bar= 819 K o 546 C

UN GAS A PRESSIONE COSTANTE:

1l= 273 K o C

2l= 546 K o 273 C

3l= 819 K o 546 C

IL PRINCIPIO DI AVOGRADO:

- abbiamo tre contenitori di gas diversi alla stessa temperatura e pressione:

1. idrogeno;

2. ossigeno;

3. azoto;

si avrà delle masse differenti, ma si avrà lo stesso numero di moli nei tre gas.

- il volume dei gas dipende dal numero delle moli.

VOLUME MOLARE: V*m=22,4 l (in un gas a condizioni normali).

Equazioni di stato dei gas

EQUAZIONE DI STATI DEI GAS PERFETTI:

- PV=nRT (P=pressione; V=volume; n=numero di moli; R=costante; T=temperatura assoluta);

P=n*R*T/V; V=n*R*T/P; n=P*V/R*T; T=P*V/n*R.

EQUAZIONE DI STATO DEI GAS REALI:

- il volume delle singole particelle non è trascurabile C Volume=V-(n*b) è il volume proprio di una mole di particelle;

- tra le particelle si stabiliscono interazioni varie;

- la pressione reale differisce da quella teorica;

- Van der Waals ipotizzò una nuova equazione di stato: (P+a*n^2/V^2)*V*n*b=nRT.

In condizioni normali ogni molecola è interessata da,10elevato alla10,urti al secondo. Però la velocità cambia a seconda degli urti(attivi o passivi).

GAS E VAPORE:

- si riscalda il vapore;

- le particelle vibrano e si muovono di più;

- arriviamo ad una temperatura alla quale l’energia delle particelle uguale all’energia del legame tra le molecole allo stato liquido;

- al di sopra della temperatura critica si ha il gas,al di sotto si ha il vapore;

- un gas può diventare vapore per raffreddamento al di sotto della temperatura critica;

- il vapore può diventare gas per riscaldamento al di sopra della temperatura critica;

- il valore della temperatura critica dipende dall’energia delle interazioni.