Legge di Boyle, temperatura e pressione
Appunti riassuntivi sulla temperatura, la legge dei gas e le loro caratteristiche, la pressione e la legge di Boyle (2 pagine formato doc)
TEMPERATURA E PRESSIONE
La temperatura. La temperatura è una grandezza utilizzata per esprimere lo stato termico di un sistema e per misurarla si utilizza il termometro.
All’aumentare della temperatura tutti i corpi si dilatano (cioè aumentano il proprio volume) e ovviamente al diminuire della temperatura invece si contraggono (cioè diminuiscono il proprio volume); tale fenomeno si chiama dilatazione termica.
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TEMPERATURA: UNITA' DI MISURA
L’unità di misura della temperatura è il grado celsius. La scala termometrica dei gradi celsius fu realizzata da Celsius basandosi sulla temperatura di un sistema composto da acqua e ghiaccio (chiamato ghiaccio fondente) e sulla temperatura dell’acqua in ebollizione, misurando tali temperature proprio con lo strumento del termometro a mercurio. A questo punto, osservando la dilatazione del mercurio attribuì al ghiaccio fondente temperatura di zero gradi, mentre a quella dell’acqua bollente 100 gradi.
In questo modo abbiamo dei punti di riferimento per stabilire la temperatura di altri sistemi, infatti se per esempio la colonna di mercurio raggiunge una lunghezza doppia rispetto a quando era nell’acqua in ebollizione(100 gradi) allora la temperatura in questione sarà di 200 gradi.
Esistono altre unità di misura differenti dal celsius, in particolare il kelvin.
Ciò che si misura col kelvin viene chiamata temperatura assoluta. Il kelvin è importante perché è l’unità di misura della temperatura utilizzata nel Sistema Internazionale. In pratica un grado celsius corrisponde ad un grado kelvin, l’unica differenza è nella scala dei kelvin non si può scendere sotto lo zero (che è detto “zero assoluto”) il quale corrisponde a -273 gradi celsius.
Quindi passare dai celsius ai kelvin o viceversa è piuttosto facile, basta sommare ai celsius 273, o nell’altro caso sottrarre ai kelvin 273.
I simboli per esprimere i kelvin e i celsius sono diversi:
t = 1 °C per i celsius
T= 274 K per i kelvin (la t maiuscola è obbligatoria)
MASSA E VOLUME DEI CORPI NEI CAMBIAMENTI DI STATO
I cambiamenti di stato di un sistema sono determinati dalla temperatura, perché essa influenza la mobilità e la distanza fra le particelle che compongono il sistema.
Queste particelle non sono mai immobili, ma vibrano continuamente, tuttavia in un corpo allo stato solido esse mantengono una certa stabilità, sono molto vicine tra loro e non si spostano.
L’aumento della temperatura causa un distaccamento via via maggiore tra le particelle (perciò si spiega il predetto fenomeno della dilatazione termica), quindi una maggiore mobilità e libertà di movimento, ma la distanza tra esse rimane ancora costante e minima, raggiungendo così lo stato liquido.
Con un ulteriore aumento della temperatura le particelle si distaccano del tutto, la distanza fra esse aumenta molto e non è più costante, perciò si disperdono nell’ambiente. Così abbiamo raggiunto lo stato gassoso.
Per quanto riguarda il fenomeno della dilatazione termica l’acqua fa eccezione, infatti allo stato solido (cioè ghiacciata) il volume è maggiore rispetto a quello liquido, anziché essere minore.
E’ importante inoltre sapere che in tutti questi processi le particelle sono sempre le stesse, cioè di per se stesse non cambiano di numero e ognuna mantiene il proprio volume e massa.
Legge di Boyle e di Gay-Lussac: la temperatura
PRESSIONE E TEMPERATURA ATMOSFERICA
I GAS SI ASSOMIGLIANO TUTTI
I gas a causa di quanto detto prima non hanno volume proprio, ma assumono il volume del contenitore nel quale si trovano. Tuttavia rispetto ai solidi e ai liquidi possono essere misurati tramite un'altra grandezza: la pressione.
Se una certa quantità di gas viene compressa sempre di più in un contenitore, le particelle di gas, avendo meno spazio disponibile, sbattono di conseguenza sempre più frequentemente sulle pareti del contenitore, opponendo quindi sempre più resistenza alla forza che lo comprime; questa resistenza è appunto la pressione. La frequenza degli urti sulle pareti delle particelle del gas determina perciò la pressione.
Ci si potrebbe chiedere allora perché se le particelle sbattono sulle pareti del contenitore non lo aprono, per esempio perché in una siringa tappata le particelle sbattendo contro lo stantuffo non lo fanno schizzare via dalla siringa? Semplicemente perché anche le particelle dell’aria all’esterno della siringa esercitano una pressione (la cosiddetta pressione atmosferica) sulla parete esterna dello stantuffo spingendolo a loro volta all’interno della siringa, in questo modo le due pressioni si contrappongono e lo stantuffo rimane fermo.
Tuttavia ci sono dei cambiamenti col modificarsi della temperatura, infatti se scaldiamo l’aria all’interno della siringa tappata vediamo che il volume aumenta, in quanto lo stantuffo esce un po’ dalla siringa, ma la pressione rimane uguale a quella atmosferica.
In sintesi si può formulare le due leggi in base alle quali
1)Quando diminuisce il volume di una certa quantità di gas senza che cambi la temperatura, la sua pressione aumenta.
2)Quando la temperatura di una certa quantità di gas aumenta e la pressione resta la stessa, il suo volume aumenta.
Tutti i gas presentano le predette caratteristiche, inoltre va infine detto che gli urti delle particelle sulle pareti sono urti elastici, cioè esse non diminuiscono mai velocità, ma la mantengono costante e non si fermano mai.
La pressione atmosferica: definizione
TEMPERATURA DI BOYLE GAS REALI
LA LEGGE DI BOYLE L’unità di misura della pressione nel sistema internazionale è il Pascal (Pa), con il suo multiplo, il bar, equivalente a 100.000 Pa.
Lo strumento per misurare la pressione atmosferica è il barometro. Quello torricelliano è costituito da un contenitore aperto riempito parzialmente con del mercurio in cui è immerso un lungo cilindro di vetro nel quale è stato creato il vuoto. A questo punto la pressione atmosferica spingendo sulla superficie del mercurio, fa si che questo entri nel cilindro vuoto e tanto piùla pressione atmosferica è alta, tanto più mercurio entrerà nel cilindro vuoto.