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Unità di misura per la pressione
Esistono diverse unità di misura per la pressione:
- 1 Pascal (Pa) = 1 Newton per metro quadrato (N/m²)
- 5 bar = 10 Pa (pressione atmosferica a livello del mare)
- La pressione atmosferica standard, che si ha al livello del mare, è la pressione sufficiente a supportare una colonna di mercurio alta 760 mm.
La pressione atmosferica si misura in:
- Atmosfere (atm)
- Millimetri di mercurio (mmHg), anche chiamata torr
- 51 atm = 760 mmHg = 760 torr = 1,01325x10 Pa
= 1,01325bar
Temperatura La temperatura si misura in gradi centigradi (°C) che si regolano in base ad una scala graduata che prende 0°C come temperatura a cui l'acqua si ghiaccia e 100°C come temperatura a cui l'acqua bolle (a P=1atm). Il valore minimo della temperatura (detto zero assoluto) è -‐273,15°C: al di sotto di questa temperatura il volume della sostanza considerata sarebbe minore o uguale a zero
e
ciò
è
impossibile.
Un’altra
unità
di
misura
molto
importante
che
si
usa
nei
calcoli
è
il
grado
Kelvin
(K)
che
corrisponde
ai
gradi
centigradi
+273,15.
Quindi
lo
zero
assoluto
è
0K,
la
temperatura
dell’acqua
che
ghiaccia
è
273,15K,
mentre
quella
dell’acqua
che
bolle
è
373,15K.
Leggi
dei
gas
24
Legge
di
Boyle,
relazione
pressione-‐volume:
se
la
pressione
intorno
ad
un
pallone
diminuisce,
il
pallone
si
espande.
La legge di Boyle dice che il volume di una certa quantità di gas mantenuto a temperatura costante è inversamente proporzionale alla pressione: V=k/P (o PV=k). Il valore di k dipende da temperatura e quantità di gas.
Legge di Charles, relazione temperatura-volume: se si scalda o si raffredda un pallone, esso si espande o si restringe. La legge di Charles dice che il volume di
una certa quantità di gas mantenuta a pressione costante, è direttamente proporzionale alla temperatura: V=kT (o V/T=k). Il valore di k dipende dalla pressione e dalla quantità di gas. Legge di Avogadro, relazione quantità-‐volume: quando si aggiunge gas ad un pallone, esso si espande. La legge di Avogadro dice che il volume di un gas mantenuto a temperatura e pressione costante è direttamente proporzionale al
numero
di
moli
del
gas:
V=kn
(o
V/n=k).
K
dipende
dalla
pressione
e
dalla
temperatura.
La
relazione
tra
la
quantità
di
gas
e
il
suo
volume
è
stata
ottenuta
come
risultato
degli
studi
di
Gay-‐Lussac
e
Avogadro.
Il
primo
propose
la
legge
dei
volumi
reagenti:
ad
una
certa
pressione
e
temperatura
i
rapporti
dei
volumi
dei
gas
che
reagiscono
tra
loro
sono
dati
da
piccoli
numeri
interi
(per
esempio,
due
volumi
di
H
reagiscono
con
un
volume
di
O,
formando
due
volumi
di
vapore
acqueo).
Avogadro
invece
propose
questa
ipotesi:
volumi
uguali
di
gas
alla
stessa
temperatura
e
pressione
contengono
lo
stesso
numero
di
molecole.
In
particolare
22,4L
di
qualsiasi
gas
a
0°C
e
1atm
23
(condizioni
normali;
invece
le
condizioni
standard
sono
a
25°C
e
1
atm),
contengono
6,022x10molecole,
cioè
1
mole.
Legge
dei
gas
ideali,
relazione
volume-temperatura-pressione-quantità: dalle tre leggi di Boyle, Charles e Avogadro si ricava l'equazione di stato dei gas ideali. Introdotta R come costante dei gas (con unità di misura che dipende da quelle di P, V, T ed n), allora: PV=nRT da cui si ricavano le altre leggi mantenendo gli opportuni valori costanti. Un'unità di misura per R è 0,08206 atmL/Kmol.
Un gas ideale è un gas.
ipotetico
la
cui
pressione,
temperatura,
volume
sono
descritti
in
modo
preciso
dall’equazione
dei
gas
ideali.
I
gas
reali
in
realtà
non
si
comportano
esattamente
come
i
gas
ideali,
ma
le
differenze
sono
così
piccole
che
ci
si
accontenta
(a
meno
che
non
ci
sia
bisogno
di
una
corretta
approssimazione).
Se
n
e
T
sono
costanti
P V =nTR=k;
ma
i
valori
individuali
P
e
V
possono
cambiare,
quindi
à 1 1P V =P V
V = VP / P .
à1 1 2 2 2 1 1 2
Se
n
e
V
sono
costanti
P/T = nR/V = k;
ma
i
valori
individuali
P
e
V
possono
cambiare,
quindi
àP/T = P/T
P = PT / T .
à1 1 2 2 2 1 2 1
L’equazione
dei
gas
permette
di
calcolare
la
densità
da
massa
molare,
pressione
e
temperatura.
Bisogna
ricordare
che
d = m / V;
m = nM
(massa = n°
di
moli
x
massa
molare);
n/V = P/RT
à ànM/V = PM/RT
d = PM/RT = nM/V
M = dRT/P.
à à
Miscele
di
gas
25
A
T
e
P
costanti,
si
è
visto
che
quantità
uguali
di
gas
occupano
lo
stesso
volume.
La
Legge
di
Dalton
delle
pressioni
parziali
dice
che
la
pressione
totale
di
una
miscela
di
gas
è
la
somma
delle
pressioni
parziali
dei
singoli
gas,
dove
la
pressione
parziale
è
la
pressione
che
ogni
gas
di
una
miscela
eserciterebbe
sulle
pareti
se
fosse
da
solo
nel
recipiente:
P =n /n .
parz 1gas totLa
pressione
totale
a
temperatura
e
volume
costanti
è determinata
dal
numero
di
moli
totali
di
gas
presente,
sia
che
il
totale
sia
dovuto
ad
un
solo
gas
che
ad
una
m
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