Laurea Triennale
in SCIENZE MOTORIE
corso integrato
FISICA e STATISTICA
disciplina : FISICA MEDICA
STATO GASSOSO
parte I
- GAS PERFETTI
- GAS REALI
a
GAS PERFETTI
(volume proprio nullo)
molecole puntiformi
urti elastici (stesse particelle prima e dopo l'urto)
prima
parametri termodinamici : p, V, t
(sistema termodinamico semplice)
dopo
prima
prima
urti non elastici
(anelastici)
dopo
dopo
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GAS PERFETTI
LEGGI dei GAS PERFETTI
legge di Boyle :
t = costante
pV= costante
Ia legge di Gay-Lussac:
p = costante Vt = Vo(1 +  t)
IIa legge di Gay-Lussac:
V = costante pt = po(1 +  t)
1
==
273°
legge di Avogadro : gas 1 e gas 2
V1=V2 , p1= p2 , t1= t2
N1= N2
2
GAS PERFETTI
condizioni iniziali
po
Vo
0°C
dopo un'isoterma
p'
V
0°C
dopo un'isocora
(condizioni finali)
p
V
t°C
poVo = p' V
p = p' (1 + t)
pV = poVo (1+ t)
equazione di stato dei gas perfetti
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GAS PERFETTI
legge di Avogadro :
n = 1 mole
u.m.a.
po = 1 atm
C
12
grammomolecola (mole)
No = 6.02 1023 molecole
12.000 u.m.a.
Vo (1 mole) = 22.41 litri
NTP = condizioni normali di temperatura
e pressione (1 atmosfera, 0°C)
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GAS PERFETTI
temperatura assoluta
T = t (°C) + 273°
V = Vo (1 + t )
273°
t = – 273°C
V=0
t < – 273°C
V < 0 non reale
t = – 273°C
limite in natura
pV = poVo (1+ t)
T
273°
+
t
pV = poVo
273°
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GAS PERFETTI
poVo
T= nRT
pV =
273°
n = n° moli
R = costante dei gas perfetti
n = 1 mole
poVo 1 atm 22.4
= 0.082 atm =
R=
=
273°
K mole
273 K mole
105 Pa 22.4 10–3 m3 = 8.325 J
=
273 K mole
K mole
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GAS PERFETTI
p = p1 + p2 + p3 + ...
miscuglio di gas perfetti
p1 =
n1
V
RT,
p2 =
n2
V
RT,
p3 =
n3
V
RT,
...........
ntotale = n = n1 + n2 + n3 + ...
legge di Dalton
p = p1 + p2 + p3 + ... =
=
(n1 + n2 + n3 + ... )
V
RT = n RT
V
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GAS REALI
molecole occupano volume proprio
v
urti elastici e non elastici
gas reale
condensazione (fase liquida)
solidificazione (fase solida)
isoterme di un gas reale
(p,V)
T > Tc gas non può in alcun modo passare alla
fase liquida (causa agitazione termica)
Tc = temperatura critica
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GAS REALI
p
isoterme di un gas reale
Tc = temperatura critica
gas
pc
T > Tc
liquido
vapore
vapore saturo
o
Vc
Tc
T < Tc
V
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GAS REALI
equazione di stato dei gas reali
equazione di Van der Waals
ai
(V – bi ) ( p + 2 ) = R T
V
covolume – bi
gas perfetto
V
n = 1 mole
gas i-esimo
gas reale
V
volume disponibile singola molecola = V – bi
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GAS REALI
ai
termine di pressione aggiuntivo 2
V
pressione
urti elastici + urti non elastici
pressione interna > pressione pareti (manometro)
• forze intermolecolari attirano
molecole periferiche verso l'interno
pressione aggiuntiva 
 n° molecole gas x n° molecole periferiche 
 d
x
d
= d2  V–2
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GAS REALI
gas reale gas perfetto quando :
a) temperatura t >> Tc
b) lontano dalle condizioni di condensazione
(bassa pressione e grandi volumi)
gas fisiologici e di impiego medico
azoto
ossigeno
anidride carbonica
acqua
protossido d'azoto
N2
O2
CO 2
H 2O
N 2O
Tc
– 147.1°C
– 118.8°C
+ 31.3°C
+374.1°C
+ 39.5 °C
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GAS REALI
ARIA :
N2, O2 gas perfetti a t = + 37°C
CO2  gas perfetto a t = + 37°C
(in aria presente in traccie )
H2O, N2O  gas reali
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GAS REALI
N2O = gas anestetico in bombole ad alta pressione
(fase liquida + fase vapore saturo)
(atm) p
150
100
50
o
O2
svuotamento bombola
(t = 25°C)
N 2O
frazione di N 2O
3/4 1/2 1/4 0
frazione di O 2
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I Gas
• Def. gas perfetti: se le molecole sono puntiformi e gli
urti sono elastici
• Leggi dei gas perfetti: a t costante, pV=costante; a p
costante, Vt=V0(1+ t); a V costante, pt=p0(1+ t);
=1/273
• Equazione di stato dei gas perfetti: pV=nRT, dove p è
la pressione, V è il volume, n è il n.ro di moli (1
mole=6.02x1023 molecole!), R è la costante dei gas
perfetti e T è la temperatura assoluta (in Kelvin!)
• Def. gas reali: se le molecole hanno un volume proprio
e gli urti sono anche non elastici
• Def. temperatura critica: temperatura al di sopra della
quale il gas non può diventare liquido
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