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Riassunto sulle leggi di Boyle e Gay-Lussac: Descrizione dettagliata e con grafici delle trasformazioni dei gas (3 pagine formato doc)

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Riassunto sulle leggi di Boyle e Gay-Lussac - Nella dilatazione termica dei solidi e dei liquidi si tiene conto di due sole grandezze: il volume e la temperatura. Una terza grandezza, la pressione, viene trascurata; ciò perché la sua influenza sul volume di un solido o di un liquido è da ritenersi praticamente irrilevante.
Non altrettanto si può però dire per gli aeriformi, il volume dei quali è largamente influenzato dalla pressione, oltre che dalla temperatura.
Sono quindi tre la grandezze che definiscono lo stato fisico di un aeriforme: la temperatura, la pressione, il volume.

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Si dice che un aeriforme subisce una trasformazione se cambia il valore di almeno due di tali grandezze.

Trasformazione isoterma: se variano pressione e volume, mentre la temperatura si mantiene costante.
Trasformazione isobara: se variano temperatura e volume, mentre la pressione si mantiene costante.
Trasformazione isocora: se variano temperatura e pressione, mentre il volume si mantiene costante.
In un quarto tipo di trasformazione detta adiabatica variano tutte e tre le grandezze.

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TRASFORMAZIONI ISOTERME
- LEGGE DI BOYLE
Le trasformazioni isoterme sono regolate dalla legge di Boyle.

“A temperatura costante una data quantità di gas occupa un volume che è inversamente proporzionale alla pressione che su di esso viene esercitata”.

Questa legge si può anche esprimere dicendo che: “A una data temperatura il prodotto della pressione per il volume è una costante (P.V=k)”. Tale legge è una legge limite, valida pienamente solo per un gas ideale e in pratica per un gas lontano dal punto di liquefazione e sottoposto ad una pressione non molto elevata; nel caso di un gas reale quindi, è necessario introdurre opportune correzioni che ne riconducano il comportamento a quello di un gas ideale.

t = costante ⇒ p · v = k

p (pressione), v (volume) e t (temperatura)
La legge di Boyle è rappresentata graficamente da una curva detta iperbole.

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TRASFORMAZIONI ISOBARE
- PRIMA LEGGE DI GAY-LUSSAC
Se la temperatura di un aeriforme varia a pressione costante, si ha come conseguenza una variazione di volume, la quale è regolata dalla legge per la dilatazione termica. Per gli aeriformi perfetti, il coefficiente di dilatazione termica a pressione costante () non dipende dalla loro natura, ma è sempre uguale a 1/273=0,003663.
Quindi possiamo scrivere la legge per la dilatazione termica nel seguente modo:
Vt = Vo (1 + t)
ovvero:
Vt = Vo (1 + 1/273t)

la quale esprime matematicamente la prima legge di Gay-Lussac:

le variazioni di volume di un aeriforme perfetto, provocate da variazioni di temperatura a pressione costante, sono direttamente proporzionali al volume a 0°C e alle variazioni di temperatura, ma non dipendono dalla natura dell’aeriforme.

TRASFORMAZIONI ISOCORE - SECONDA LEGGE DI GAY-LUSSAC

Se si opera in modo da mantenere costante il volume di una massa aeriforme, variando la temperatura si verificano variazioni della pressione. Tale trasformazione è regolata dalla seconda legge di Gay-Lussac:

le variazioni di pressione di un aeriforme perfetto, provocate da variazioni di temperatura a volume costante, sono direttamente proporzionali alla pressione a 0°C e alle variazioni di temperatura, ma non dipendono dalla natura dell’aeriforme.
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