Concetti Chiave
- I gas sono studiati tramite un modello semplificato dove le particelle sono indistinguibili, non interagiscono e hanno volume trascurabile.
- Variabili fondamentali per comprendere il comportamento dei gas includono densità, volume, massa, temperatura e pressione.
- Con temperatura costante, l'aumento del volume di un gas diminuisce la pressione, mostrando una relazione inversa.
- Con volume costante, l'aumento della temperatura aumenta la pressione, evidenziando una relazione diretta.
- Con pressione costante, l'aumento della temperatura causa l'espansione del volume, anch'essa una relazione diretta.
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.
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.
Per studiare i loro atteggiamenti variando una variabile dobbiamo tenere costanti tutte le altre.
Prendiamo in esame volume, temperatura e pressione.
Temperatura costante e variazione di un volume
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':
(Pressione) * (Volume)= costante
Volume costante e variazione di temperatura
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.
Nota bene: all'aumentare della temperatura aumenta le pressione (direttamente proporzionali), perciò: (Temperatura)/(Pressione)= costante
Pressione costante e variazione di temperatura
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).
(Volume) / (Temperatura) = Costante
Se uniamo queste tre formule ( V/T; P/T; P*V) otteniamo che la costante (costante dei gas universali= R nel sistema internazionale) è:
(P*V)/T = R
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
- Qual è il modello utilizzato per studiare i gas?
- Come varia la pressione in relazione al volume a temperatura costante?
- Cosa accade alla pressione quando la temperatura aumenta a volume costante?
- Qual è la relazione tra volume e temperatura a pressione costante?
Il modello dei gas è una rappresentazione semplificata che considera le particelle indistinguibili, non interagenti e puntiformi, con volume trascurabile rispetto allo spazio occupato.
A temperatura costante, la pressione diminuisce all'aumentare del volume, mostrando una relazione inversamente proporzionale, espressa come (Pressione) * (Volume) = costante.
A volume costante, l'aumento della temperatura provoca un aumento della pressione, dimostrando una relazione direttamente proporzionale, espressa come (Temperatura)/(Pressione) = costante.
A pressione costante, l'aumento della temperatura comporta un aumento del volume, indicando una relazione direttamente proporzionale, espressa come (Volume) / (Temperatura) = Costante.
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