I GAS PERFETTI
Prende il nome di gas quello stato di aggregazione della materia nel quale essa non ha né
forma né volume propri, ma assume la forma del recipiente che la contiene, e ne occupa
tutto il volume.
In generale è lo stato in cui tutte le sostanze si trovano quando vengono portate a
temperatura sufficientemente elevata.
Il gas perfetto è un gas composto da atomi elementari che non interagiscono uno
con l’altro ed è quindi molto rarefatto, inoltre un gas si avvicina ad un gas perfetto
quando la sua temperatura è lontana dalla temperatura di liquefazione (passaggio
dallo stato aeriforme a quello liquido.
Il gas perfetto, detto anche gas ideale, in natura non esiste, però alcuni gas come
l’idrogeno o l’elio, si approssimano bene al comportamento del gas perfetto; questi
gas ideali ubbidiscono a leggi molto semplici, per cui è possibile studiarne
facilmente il comportamento, dopodichè, facendo riferimento ai gas reali, sarà
opportuno adattare i risultati che si otterrebbero con un gas perfetto, introducendo
le opportune varianti.
Un gas può essere studiato sia dal punto di vista microscopico che dal
punto di vista macroscopico. Secondo il primo tipo di studio, il gas viene
considerato come un insieme di singole particelle ognuna dotata delle
sue proprie caratteristiche e quindi è necessario conoscere massa,
posizione e velocità di ognuna di esse; ma visto che un piccolo
campione di gas contiene un numero elevatissimo di particelle
risulterebbe estremamente complesso gestire tutti questi dati.
Scegliendo il secondo tipo di studio, si ignorano le molecole e si cerca di
descrivere il gas nella sua globalità mediante grandezze chiamate
coordinate termodinamiche.
Le coordinate termodinamiche sono grandezze fisiche in grado di
fornirci informazioni riguardo lo stato interno del sistema, in maniera tale
da poterne descrivere il comportamento; queste grandezze sono:
temperatura, pressione e volume.
Le tre leggi più importanti che
regolano il comportamento di un
gas perfetto sono:
In una trasformazione isobara le variazioni di
temperatura e le corrispondenti variazioni di volume sono
direttamente proporzionali.
ISOBARA:
V
k
t
Vt  V 0
k
t
Vt  V 0 k

V 0  t V 0
Il valore k/V0 non è
solo costante per il
gas preso in esame,
ma resta invariato
per tutti i gas e si
indica con α.
Vt  V 0  1    t 
Trasformazione
nella quale la
pressione del
gas rimane
costante.
Prendiamo in esame un cilindro con un volume V di gas e
mettiamo su un pistone scorrevole senza attrito due pesetti,
senza mai cambiarli, allo scopo di mantenere così costante
la pressione. Se riscaldiamo allora il gas e di misuriamo
ogni tanto temperatura t e volume V occupato, notiamo che
all’aumentare della temperatura aumenta con
proporzionalità diretta anche il volume.
Riportando sul piano cartesiano le due leggi di Gay-Lussac si
ottengono i seguenti andamenti:
P(Pa)
V (m3)
isobara
T (°C )
I legge di Gay-Lussac
isocora
T (°C )
II legge di Gay-Lussac
•
•
•
•
•
Termometro di sezione S a pressione costante
Grosso Beaker
Ghiaccio tritato
Riga millimetrata
Fornello Bunsen
In seguito alla conduzione dell’esperimento,abbiamo ottenuto la seguente
tabella ed il relativo grafico
V=Sh(mm3)
T(°C)
V=Sh(mm3)
1,0
0,0
170,0
2,0
10,0
176,2
3,0
20,0
182,4
4,0
30,0
188,7
5,0
40,0
194,9
6,0
50,0
201,1
7,0
60,0
207,3
8,0
70,0
213,6
9,0
80,0
219,8
10,0
90,0
226,0
250,0
200,0
150,0
V=Sh(mm3)
100,0
50,0
0,0
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
Dalle leggi di GayLussac si deduce l’esistenza di un valore sotto il quale la
temperatura non può scendere. Dando origine a un piano cartesiano possiamo
osservare che le rette si incontreranno in un punto dell’asse delle ascisse che
corrisponde ad una temperatura di -273,15°C:questo punto è lo 0 assoluto. Dato
che non è possibile pensare a una materia priva di volume e agitazione termica,lo
0 assoluto rappresenta una situazione limite che non può essere raggiunta, e
nemmeno superata.
V=Sh(mm3)
200
150
100
V=Sh(mm3)
50
0
-300
-200
-100
0
-50
100
•
•
•
•
•
La prof. Averna
La classe 2^B
Il Liceo Scientifico Giuseppe Moscati
Piero e Alberto Angela
La Minetola & Cartella Production