Esercizi Fisica generale

Se la pressione del gas è bassa ed effettuiamo lo stesso procedimento

partendo da pressioni diverse del gas otteniamo differenti rette di

taratura.

Indipendentemente dal tipo di gas o dal valore della pressione di

partenza la temperatura minima è sempre -273,15°C = 0 K.

La temperatura di -273,15, ossia lo zero assoluto viene presa come

temperatura base della scala KELVIN.

→

-273,15°C 0 K

Es.

30°C + 273,15 = 303,15K (Tc=T-273,15°C)

Scala FAHRENHEIT

Scala comunemente utilizzata negli USA

Pone la temperatura dell’acqua a 32°F e la temperatura di ebollizione a

212°F

DILATAZIONE LINEARE

Consideriamo un oggetto che abbia una lunghezza iniziale Li ad una

certa temperatura, per effetto della variazione di temperatura la

lunghezza aumenta di una quantità DL pari a:

Dilatazione superficiale

Per un materiale con estensione superficiale si deve considerare la

dilatazione nella due dimensioni. Per effetto della variazione di

temperatura la superficie aumenta di una quantità DA pari a:

Dilatazione volumica

Per un materiale con estensione volumetrica si deve considerare la

dilatazione nelle due dimensioni, per effetto della variazione di

temperatura DT la superficie aumenta di una quantità DV pari a:

LEGGI DEI GAS

Il volume dei gas dipende fortemente dalla pressione oltre che dalla

temperatura: è necessaria una relazione tra V, P, T e quantità di gas.

Tale relazione è detta EQUAZIONE DI STATO.

Se lo stato di un sistema cambia, bisogna aspettare che le condizioni si

stabilizzino e siano le stesse per tutto il gas e non cambiano nel tempo:

consideriamo solo stati di equilibrio.

Robert Boyle, Charles e Gay-Lussac trovarono tre leggi per mettere in

relazione P, V e T. Queste leggi non caratterizzate da un alto livello di

precisione e da ampia validità ma sono approssimazioni, valide per i gas

reali solo fino a che la pressione e la densità non siano troppo alte e il

fas non sia troppo vicino alla liquefazione (condensazione).

Legge di Boyle:

Il volume di un gas è inversamente proporzionale alla pressione

applicata a esso quando la temperatura è mantenuta costante.

Legge di Charles:

Il volume di un gas è direttamente proporzionale alla temperatura

assoluta quando la pressione è mantenuta costante.

Legge di Gay-Lussac:

La pressione assoluta di una quantità di gas è direttamente

proporzionale alla pressione applicata a esso quando il volume è

mantenuto costante.

LA MOLE:

Una mole (mol) di qualunque sostanza è quella quantità di sostanza che

contiene un numero di Avogadro di molecole, ovvero Na=6,022*10^23

elementi (atomi, molecole, ioni ecc…). Tale valore è empirico cioè

ottenuto sperimentalmente.

La massa molecolare di una sostanza è il rapporto tra la massa in

grammi di tale sostanza e il numero di entità elementari presenti nel

campione considerato.

Mole e massa sono legati dalla relazione:

n= massa (g)/ massa molecolare (g(mol))

Le leggi citate in precedenze possono essere combinate in un’unica

relazione generale fra le tre variabili:

Il fatto che la costante dei gas R abbia lo stesso valore per tutti i gas è un

riflesso della SEMPLICITA’ della natura.

Avogadro si rese conto che volumi uguali di gas alla stessa temperatura

e alla stessa pressione contengono lo stesso numero di molecole.

Poiché il numero di molecole totali N di un gas è dato da N=nNa, la

legge dei gas perfetti si può riscrivere:

ENERGIA INTERNA E CALORE:

- Energia Interna: energia associata alle componenti macroscopiche

di un sistema atomi-molecole. Include energia cinetica e

potenziale associata al moto casuale degli atomi e delle molecole

che costituiscono il sistema.

- CALORE: Il meccanismo con il quale l’energia è trasferita fra un

sistema e l’ambiente circostante a causa di una differenza di

temperatura.

Unità di misura è la caloria, 1 caloria è il calore necessario per

aumentare la temperatura di 1g di acqua 0 a 15,5°C

1 cal = 4186J

Calore specifico:

La quantità di calore trasferito a una sostanza di massa m per

determinare un aumento di temperatura dipende dalla sostanza

Calorimetria:

Calorimetro consente di misurare il calore specifico di una sostanza.

L’energia rilasciata da un corpo caldo attraverso il calore è uguale a

quella acquistata dall’acqua.

CALORE LATENTE

Nel cambiamento di fase NON si ha variazione di temperatura. Il calore

trasferito si trasforma in energia interna.

Si consideri un sistema contenente due fasi all’equilibrio (ES. acqua e

ghiaccio)

- Fase Alta: temperatura più alta;

- Fase Bassa: Temperatura più bassa.

Variabili di stato:

- Temperatura;

- Pressione;

- Volume;

- Energia cinetica;

- Energia interna.

Variabili di trasferimento:

- Lavoro;

- Calore.

LAVORO: Il lavoro compiuto su un sistema in seguito ad una trasformazione QUASI statica