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Leggi dei gas

Enunciati e spiegazioni delle leggi sui gas

Il comportamento di un gas è fortemente influenzato dalle variabili di stato: pressione, volume, temperatura.

Ci si può chiedere in quale modo tali grandezze fisiche influenzano lo stato gassoso. A tale domanda hanno risposto vari scienziati dei secoli passati.

E' infatti possibile formulare relazioni che legano le variabili di stato.

Tali relazioni sono note come leggi dei gas perfetti o leggi dei gas ideali.

Tali leggi furono scoperte empiricamente fra il 1660 ed il 1803 e ottenute poi teoricamente mediante la meccanica statistica di Maxwell e quella quantistica di Boltzmann.

In tali trattazioni ci si riferisce sempre ad un modello di gas detto gas ideale o gas perfetto che permette di studiare i gas secondo la teoria cinetico-molecolare.

Le leggi dei gas perfetti sono quattro: nelle prime tre leggi viene mantenuta costante una delle tre variabili di stato e si osserva come sono in relazione le restanti due variabili.

La quarta legge dei gas invece mette in relazione contemporaneamente tutte e tre le variabili di stato in una unica equazione.

Le quattro leggi dei gas perfetti sono:

Legge di Boyle (legge dell'isoterma): vale quando la temperatura di un gas resta costante (trasformazione isoterma).

Legge di Charles (legge dell'isobara): vale quando la pressione di un gas viene mantenuta costante (trasformazione isobara).

Legge di Gay-Lussac (legge dell'isocora): vale quando il volume di un gas viene mantenuto costante (trasformazione isocora).

Equazione di stato dei gas perfetti: mette in relazione tutte e tre le variabili di stato in una unica equazione.

In altre parole, la legge di Boyle esprime la relazione fra pressione e volume a temperatura costante, quella di Charles la relazione fra volume e temperatura a pressione costante e quella di Gay-Lussac la relazioe fra pressione e temperatura a volume costante.

Tali leggi, valide per un gas a comportamente ideale, sono espresse dalle seguenti relazioni:

Equazione di Boyle (1662) ; P · V = cost ; (legge isoterma: T= cost)

Equazione di Charles (1787) ; Vt = V0·(1 + a·t) (legge isobara: P= cost)

Equazione di Gay-Lussac (1802) ; Pt = P0·(1 + a·t) (legge isocora: V= cost)

L'equazione generale dei gas perfetti lega tra loro tutte e tre le variabili di stato in un'unica equazione e viene espressa nel seguente modo:

Equazione di stato dei gas perfetti (1834) ; P·V = n·R·T

Esercizi sui gas

Li trovi online e svolti ai seguenti link:

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