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LEGGI DEI GAS. LEGGE DI BOYLE. CAMPO DI VALIDITA’ Temperatura costante Gas rarefatto (al limite pressione nulla=gas ideale). LEGGI DEI GAS. LEGGE DI BOYLE. VERIFICA SPERIMENTALE. LEGGI DEI GAS. LEGGE DI BOYLE. QUALITATIVAMENTE

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Presentation Transcript
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LEGGI DEI GAS

LEGGE DI BOYLE

  • CAMPO DI VALIDITA’
  • Temperatura costante
  • Gas rarefatto (al limite pressione nulla=gas ideale)
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LEGGI DEI GAS

LEGGE DI BOYLE

VERIFICA SPERIMENTALE

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DI BOYLE

QUALITATIVAMENTE

All’aumentare della pressione in un gas il volume diminuisce

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DI BOYLE

QUANTITATIVAMENTE

A temperatura costante pressione e volume in un gas rarefatto sono inversamente proporzionali

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DI BOYLE

IN FORMULE

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DI BOYLE

Robert Boyle

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DI BOYLE

Il frontespizio della sua opera più famosa, “Il chimico scettico”, contro l’alchimia

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DI BOYLE

Celsius

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DI BOYLE

GRAFICAMENTE

La legge è rappresentata sul piano cartesiano da curve chiamate isoterme.

Sull’asse delle ascisse si rappresenta il volume, su quello delle ordinate la pressione

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DI BOYLE

ISOTERME DEL GAS IDEALE

Per ogni temperatura c’è una curva distinta

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DI BOYLE

Poiché l’equazione:

Rappresenta un’iperbole, le isoterme del gas ideale sono delle iperboli equilatere, una per ogni valore di temperatura

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LEGGI DEI GAS

ISOTERME DEL GAS REALE

Lontano dalle condizioni di rarefazione le isoterme presentano un andamento sostanzialmente diverso da quello del gas ideale

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LEGGI DEI GAS

ISOTERME DEL GAS REALE

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LEGGI DEI GAS

Isoterme della CO2

La curva blu è l’isoterma critica, sopra la quale non vi è distinzione tra liquido e gas

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LEGGI DEI GAS

Nella parte sotto la curva rossa il corpo non è omogeneo ma troviamo liquido e gas insieme (tratto piano della curva

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

  • CAMPO DI VALIDITA’
  • Pressione costante
  • Gas rarefatto (al limite pressione nulla=gas ideale)
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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

Alessandro Volta

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

Gay Lussac Charles

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

QUALITATIVAMENTE

All’aumentare della temperatura aumenta anche il volume

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

QUANTITATIVAMENTE

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

  • V=VOLUME ALLA TEMPERATURA t
  • t=TEMPERATURA IN GRADI CELSIUS
  • Vo=VOLUME A 0°C
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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

Graficamente la curva è una linea retta, rappresentata sul piano in cui in ascisse c’è la temperatura e in ordinate il volume

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

La retta interseca l’asse t nel punto -273,16°C, ovvero nello zero della scala Kelvin

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

Potremmo dire che lo zero kelvin è quella temperatura a cui un gas si riduce in un volume nullo.

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

In realtà questo non dimostra l’esistenza dello zero assoluto perché a temperature così basse il gas condensa e la legge non è più valida

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

Tuttavia, questa legge è servita per trovare il valore, in centigradi, dello zero assoluto

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

Traslando l’asse V in tale punto, ovvero passando dai gradi centigradi ai kelvin

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

La formula diviene molto più semplice (si è posto 273,16=To)

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LEGGI DEI GAS

PRIMA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

Ovvero, usando la scala kelvin possiamo dire che volume e temperatura sono direttamente proporzionali

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LEGGI DEI GAS

SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

  • CAMPO DI VALIDITA’
  • Volume costante
  • Gas rarefatto (al limite pressione nulla=gas ideale)
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LEGGI DEI GAS

SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

QUALITATIVAMENTE

All’aumentare della temperatura aumenta anche la pressione

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LEGGI DEI GAS

SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

VERIFICA SPERIMENTALE

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LEGGI DEI GAS

SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

Un termometro a gas a volume costante

La temperatura del liquido è misurata attraverso l’aumento di pressione nel manometro. Il serbatoio di mercurio fa sì che il livello nel ramo sinistro del manometro sia sempre 0, facilitando la lettura

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LEGGI DEI GAS

SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

QUANTITATIVAMENTE

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LEGGI DEI GAS

SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

  • P=PRESSIONE ALLA TEMPERATURA t
  • t=TEMPERATURA IN GRADI CELSIUS
  • Vo=PRESSIONE A 0°C
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LEGGI DEI GAS

SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

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LEGGI DEI GAS

SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

Traslando l’asse P in tale punto, ovvero passando dai gradi centigradi ai kelvin

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LEGGI DEI GAS

SECONDA LEGGE DI VOLTA-GAY LUSSAC

La formula diviene molto più semplice (si è posto 273,16=To)

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DEI GAS IDEALI

Le tre leggi di Boyle e Volta-Gay Lussac

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DEI GAS IDEALI

Sono tutti casi particolari di una sola formula, detta equazione di stato dei gas perfetti

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DEI GAS IDEALI

COS’E’?

n = numero di moli

R = costante universale dei gas

R = 8,31 J/mole·K

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DEI GAS IDEALI

Infatti, se T è costante, poiché la massa del gas è sempre considerata fissa ed R è una costante:

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DEI GAS IDEALI

Invece, se P è costante:

Cioè V è proporzionale a T, perché tutto ciò che sta tra parentesi è una costante

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LEGGI DEI GAS

LEGGE DEI GAS IDEALI

Allo stesso modo, se V è costante:

Cioè P è proporzionale a T, perché tutto ciò che sta tra parentesi è una costante

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LEGGI DEI GAS

Alcune considerazioni

Questa formula ci dice che, ad una data pressione e temperatura, una mole di gas occupa LO STESSO VOLUME, qualsiasi sia la sua composizione chimica

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LEGGI DEI GAS

Alcune considerazioni

Possibile che il volume della molecola non conti? Una molecola di acqua e una di anidride carbonica sono molto diverse: eppure in condizioni normali (t=0°C, P=1atm) una mole di entrambe le sostanze occupano un volume di 22 litri

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LEGGI DEI GAS

Alcune considerazioni

Bisogna considerare che la legge vale per i GAS RAREFATTI: le molecole sono così lontane tra loro che il volume occupato dalla molecola non è nulla in confronto al volume libero.

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LEGGI DEI GAS

Alcune considerazioni

Ben diverse sono le cose allo stato solido, in cui lo spazio libero è minimo rispetto al volume della molecola.

In questo caso, ad esempio, una mole di acqua occupa 0,018 litri, mentre una mole di anidride carbonica quasi 0,03

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LEGGI DEI GAS

MOLI

Il numero di moli è un’unità di misura di massa, e rappresenta una massa che, espressa in grammi, è numericamente pari al peso molecolare della sostanza

Es. una mole di H2 = 2g

Una mole di CO2 = 46g

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LEGGI DEI GAS

NUMERO DI AVOGADRO

Una mole contiene un numero di molecole costante, detto numero di Avogadro

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