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Le particelle si muovono di moto rettilineo uniforme in direzioni casuali.

Gli urti tra particella e particella e tra particelle e pareti del recipiente sono totalmente elastici.

Il volume complessivo delle particell 737b12h e (chiamato covolume) è trascurabile rispetto al volume totale che esse occupano.

Grandezze fisiche che caratterizzano un gas

Le tre grandezze fisiche necessarie per descrivere un gas  sono il volume (V), la pressione (P) e la temperatura (T).

Volume: è il volume occupato dal gas. Nel SI[*] si misura in m³ (metri cubi). Il volume può essere misurato anche in litri (l) o millilitri (ml)

1 l = 1 dm³ = 10^{-3 m3} 1 ml = 1 cm³ = 10^-3 dm³ = 10^{-6 m3}

Pressione: rappresenta la totalità degli urti che avvengono nell'unità di tempo tra le particelle di gas e le pareti del recipiente. Nel SI si misura in Pa (pascal). La pressione può essere misurata anche in bar, torr (o millimetri di mercurio) ed atmosfere (atm).

1 atm = 101325 Pa = 1,013 bar = 760 torr

Temperatura: rappresenta l'energia cinetica media delle particelle di gas, è quindi collegata alla loro velocità media. Nel SI di misura in K (kelvin). Per trasformare la temperatura da gradi centigradi (°C) a kelvin (K) basta sommare 273,16.

T(K) = T(°C) + 273,16

Leggi semplici dei gas

Le leggi semplici dei gas sono quattro e derivano da osservazioni sperimentali. Esse prendono in esame in che modo varia una delle tre grandezze fisiche V, P, T al variare delle altre due.

1) Legge di Boyle

"A temperatura costante, il volume e la pressione di un gas sono grandezze inversamente proporzionali"

Significa che, mantenendo costante  la temperatura, aumentando la pressione di un gas, il suo volume diminuisce nello stesso modo (se si raddoppia la pressione, il volume del gas dimezza).

		Tcostante
				Tcostante

Matematicamente il prodotto tra la pressione ed il volume è costante, il che è rappresentabile come una iperbole su un grafico P/V.

Legge di Boyle: P ^.V = costante (a temperatura costante)

2) Legge di Charles

"A pressione costante, la temperatura e il volume di un gas sono grandezze direttamente proporzionali"

Significa che, mantenendo costante  la pressione, aumentando la temperatura di un gas, il suo volume aumenta nello stesso modo (se si raddoppia la temperatura, il volume del gas raddoppia).

Matematicamente il rapporto tra il volume e la temperatura di un gas è costante, il che è rappresentabile come una retta su un grafico V/T.

3) Legge di Gay-Lussac

"A volume costante, la temperatura e la pressione di un gas sono grandezze direttamente proporzionali"

Significa che, mantenendo costante  il volume del recipiente, aumentando la temperatura di un gas, la sua pressione aumenta nello stesso modo (se si raddoppia la temperatura, la pressione del gas raddoppia).

		T

Matematicamente il rapporto tra la pressione e la temperatura di un gas è costante, il che è rappresentabile come una retta su un grafico P/T.

4) Principio di Avogadro

"Nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, volumi uguali di diversi gas contengono lo stesso numero di particelle"

Significa che, fissate la temperatura e la pressione (ad esempio 300 K e 1,2 atm) un dato volume di gas (ad esempio 4,5 l) contiene lo stesso numero di particelle indipendentemente che si tratti di idrogeno, elio, azoto, metano, ossigeno ecc.

Equazione di stato dei gas ideali

La famosa equazione di stato dei gas perfetti (o ideali) è una espressione matematica che lega tra di esse le tre grandezze fisiche V, P, T. Tutti i gas, purchè possano essere considerati ideali, soddisfano questa equazione:

P ^. V = n ^. R ^. T

Grandezza  Unita di misura

P pressione atm Pa

V volume l m³

n  numero di moli mol mol

R costante dei gas 0,0821 l^.atm^.mol^-1.K^-1 8,314 j^.mol^-1.K^-1

T temperatura K K

NB: è necessario conoscere a memoria i due valori di R, nei due sistemi di unità di misura.

Esempio:

Quale è il volume occupato da 10,7 g di azoto alla temperatura di 25°C e alla pressione di 3,6 atm?

Il problema si risolve ricavando l'espressione del volume dall'equazione di stato dei gas:

Trovare il numero di moli di azoto (formula chimica: N₂, peso molecolare: PM = 28)

Trasformare la temperatura in K:

25°C = (25+273,16) K = 298,16 K

Sostituire nell'espressione del volume:

Questo gas occupa 2,58 litri.

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