Le Leggi dei Gas

fisica

Le Leggi dei Gas

Ci sono tre variabili di stato che sono:

1. Temperatura, che è l'energia cinetica molecolare, si misura in Kelvin o °C
2. Volume, si misura in metri cubi
3. Pressione, che si misura in atm e Pa, è data dal numero degli urti tra le molecole e la pareti del recipiente.

Trasformazioni Isotermiche

In queste la temperatura è co 626b12g stante e deve avvenire in un termostato. Le variabili sono pressione e volume che sono tra loro inversamente proporzionali questo è espresso nella legge di Boyle pV=K

La legge di Boyle descrive il comportamento dei gas ideali nelle trasformazioni isoterme (a temperatura costante): essa afferma che in ogni momento della trasformazione, la pressione e il volume del gas variano in modo inversamente proporzionale, cosicché il loro prodotto rimane costante (pV = cost.).  Grafico =ramo di iperbole

Trasformazioni Isobare

La presione è costante. Le variabili sono temperatura e volume e sono tra di loro direttamente proporzionali.

CON GRADI CENTIGRADI

V= V0 ( 1+ alfa T)  alfa=1/273 °C

Grafico v/T la retta passa per v0 sull'asse delle ordinate (V) e si interseca con l'ascisse nel punto di -273°C

CON I GRADI KELVIN

V=KT

Grafico V/T  retta che passa per l'origine

Grafico p/v retta parallela alle ascisse

Lavoro compiuto nelle trasformazioni isobare

L=F x s

P= F/Sb F=P x S che è la forza esercitata dal gas

L = p x s x ∆h L= p ∆V

Trasformazioni Isovolumiche

Il volume è costante. Le varibili sono la pressione e la temperatura.

CON GRADI CENTIGRADI

P= p0 (1+ alfa T)

Grafico p/t una retta che passa per p0 sull' ordinata e si interseca con l'ascisse nel punto -273°

CON KELVIN

P= KT

Grafico p/T retta passante per l'origine.

Trasformazioni adiabatiche

Il calore è 0. Le variabili sono p, V, T La legge che descrive la trasformazione è la seguente:

pv ^γ=cost. Grafico assomiglia al ramo di iperbole.

Il primo principio della termodinamica

L'energia interna dipende dalla massa, dalla velocità molecolare e dall'energia chimica.

Quando un gas cambia temperatura vuol dire che sta scambiando energia interna

Il principio enuncia che la variazione di energia interna di un gas è dovuta agli scambi di calore e lavoro con l'esterno ∆U = Q +L

Q>0 assorbito dal gas

Q<0 ceduto dal gas

L>0 effettuato dal gas

L<0 effettuato sul gas

Quindi dobbiamo usare la seguente formula perché tiene conto dei segni del calore e del lavoro:

∆U = Q -L

Applichiamo il 1° principio

1. isovolumica ∆U = Q perché nn si compie lavoro
2. isotermica Q = L perchè la temperatura nn aumenta
3. adiabatica ∆U = -L perché il q cambiato è = a 0
4. isobara ∆U = Q - ∆V perché il lavor è uguale a P x ∆V

Le macchine termiche

Le macchine termiche producono lavoro assorbendo calore.

Le macchine termiche trasformano energia termica in energia mecanica e hanno un funzionamento ciclico perché ogni volta che il gas si espande si deve riportare la macchina alle condizioni iniziali di P, V e T.

Il calore assorbito viene utilizzato per produrre lavoro e una parte viene utilizzata per riportare la macchina alle condizioni iniziali.

L = Q1 - Q2

Rendimento

Rapporto tra l'energia prodotta e l'energia assorbita il simbolo è l'eta.

La formula è L/Q1 che semplificata è 1 - Q2/Q1

La macchina ideale ha raporto 1 mentre una macchina termica ha rendimento minore di 1 perché una parte dell'energia assorbita serve a riportare la macchina alle condizioni iniziali.