power point svolto nel terzo anno, per apprendere meglio l'argomento

1. LEGGI, EQUZIONI, TEORIE
I GAS
Di Vittorio Maria Cristina
Di Zio Erika
Battagliola Valeria
Panzera Alissia
Berti Giorgia

2. L'UNITA' DI MASSA ATOMICA
L'UNITÀ DI MASSA ATOMICA (U) CORRISPONDE A 1/12 DELLA MASSA DELL'ISOTOPO
DEL CARBONIO PIÙ ABONDANTE IN NATURA, IL CARBONIO-12.
1 u = 1,6605 * 10-27 kg
La massa di una molecola o massa molecolare è data dalla somma delle masse atomiche dei
suoi atomi.
es. massa molecolare di H2O 2(1,00794 u) + 15,9994 u = 18,0153 u
massa molecolare
idrogeno
massa molecolare
ossigeno

3. LA MOLE
La mole è la quantità di materia che contiene un numero di particelle pari a quello degli atomi
presenti in 12 grammi di carbonio-12.
Una mole (1 mol) di una sostanza contiene un numero di particelle (atomi o
molecole) uguale al numero di Avogadro NA, cosiddetto in onore del chimico
italiano Amedeo Avogadro (1776-1856):
NA = 6,00214076 * 1023 mol-1
Il numero n di moli contenute in un campione è uguale
al rapporto tra il numero N di particelle contenute nel
campione e il numero di particelle per mole NA :
n = N/NA
Il numero n di moli si può ricavare dal rapporto tra il
prodotto della massa di una particella e il numero di
particelle e tra il prodoto della massa di una particella
e il numero di particelle per mole (massa per mole) :
n = mparN/mparNA = m/massa per mole

4. TERMOMETRO A GAS A VOLUME COSTANTE
Esso consiste in un bulbo di vetro riempito di gas e collegato a un
manometro. Di solito si usano gas a bassa densità( es. elio e idrogeno) e per
misurare la pressione si usa un tubo a U riempito di mercurio. Il bulbo è
messo a contatto termico con la sostanza di cui si vuole misurare la
temperatura. Il volume del gas è mantenuto costante modificando l’altezza
del mercurio nella colonna di destra del manometro, in questo modo il livello
di mercurio nella colonna a sinistra resta allineato al valore di riferimento.
La pressione del gas e l’altezza h della colonna di mercurio sono
direttamente proporzionali.
Il termometro a gas a volume costante viene utilizzato per tarare tutti gli altri tipi di termometro

5. Se si vuole misurare la pressione di un gas a diverse temperature, e poi si
riportano i dati ottenuti sul grafico, si può notare che tutti i valori stanno su
una linea retta. Quest’ultima verso le basse temperature, si interseca con
l’asse delle ascisse, quindi quello delle temperature, nel punto -273,15 °C.
Nessun gas riesce a raggiungere quella temperatura, perché diventano
liquidi prima, ma l’elio e l’idrogeno passano allo stato liquido a quel
determinato valore, ed è per questo che possono essere utilizzati nei
termometri a gas.
Questo valore rappresenta lo zero assoluto della misura delle temperature, il
termine indica che non si possono raggiungere temperature inferiori,sennò
la pressione di un gas si annulla.
Ma poiché un valore negativo della pressione di un gas non ha significato
fisico, si preferisce usare la scala Kelvin in modo che 0 K sia la temperatura
più bassa raggiungibile.
Se la temperatura è misurata in Kelvin, si
evidenzia un’importante proprietà dei gas:
la pressione p di un gas perfetto è
direttamente proporzionale alla sua
temperatura assoluta T.

6. IL GAS PERFETTO
Il gas perfetto è un modello che viene utlizzato per descrivere il comportamento, in modo più semplice, di
un gas. Esso è ritenuto perfetto quando possiede 3 condizioni:
• Numero di mole elevato
• Bassa densità
• Alta temperatura rispetto al punto di liquefazione
In base a queste considerazioni, possiamo affermare che, tra le molecole non ci sono forze intermolecolari
e al loro interno ritroviamo solo urti elastici.

7. PRIMA LEGGE DI GAY-LUSSAC
Il volume di un gas mantenuto a pressione costante ( legge isobara) varia
linearmente con la temperatura:
VT = V0 (1+ Α TC)
α è il coefficiente di espansione volumica dei gas (1/273,15 c°)
SECONDA LEGGE DI GAY-LUSSAC
La pressione di un gas mantenuto a volume costante ( legge isocora) varia linearmente
con la temperatura:
PT = P0 (1+ Α TC)

8. LEGGE DI BOYLE
La legge di Boyle afferma che per T (legge isoterma) ed n costanti, la pressione p e il
volume V sono legati dalla relazione:
pi Vi= pf Vf
Dove i e f indicano le condizioni iniziali e finali.

9. L’EQUAZIONE DI STATO DI UN GAS PERFETTO
pV=nRT
• p= pressione
• V=volume
• R= costante universale dei gas. Essa ha un valore di 8,37 J/ (mol*K)
• n= numero di mole (mol)
• T= temperatura assoluta (K)
Questa equazione riassume tutte e due le altre leggi.
Da questa equazione possiamo dedurre che, se si mantengono costanti il numero di mole e la temperatura, la
pressione è inversamente proporzionale al volume.
cioè il prodotto tra la pressione per il volume che esso occupa è
direttamente proporzionale alla temperatura assoluta e al numero di moli.

10. LA TEORIA CINETICA DEI GAS
Èun modello teorico che descrive un gas come un insieme di microscopiche
particelle (atomi o molecole) che, nel loro movimento continuo e disordinato,
urtano tra loro e urtano le pareti del recipiente che le contiene.
Riguarda il comportamento microscopico del gas in relazione alle caratteristiche
termodinamiche macroscopiche , e si fonda su cinque ipotesi:
• Tutte le molecole che compongono il gas sono identiche;
• Il loro moto è continuo e disordinato;
• Gli urti tra le molecole e le pareti del recipiente sono elastici;
• Non si considerano altre forze al di fuori di quelle che si generano durante l’urto;
• Le dimensioni delle molecole sono molto più piccole degli spazi intermolecolari.
La particolarità della teoria cinetica è quella di mettere in luce la relazione tra
grandezze macroscopiche (la pressione, la temperatura) con le grandezze
microscopiche (la velocità, l’energia cinetica delle molecole)

11. SIGNIFICATO E CONSEGUENZE DELLE 5
IPOTESI
1) Nella prima ipotesi si parla di molecole identiche: si presuppone che il gas sia
fatto di molecole tutte uguali per dimensioni e massa; essa però è corretta solo
se si considera un gas fatto solo di idrogeno o di ossigeno;
2) Nella seconda si parla di moto continuo: le molecole non si fermano mai, e si
muovono senza sosta in tutte le direzioni; con ciò si intende che, considerato
un numero di molecole che si muovono verso una direzione, esiste lo stesso
numero di molecole che però si muovono di verso opposto;
3) Nella terza si fa conto che le molecole urtino in modo elastico, si conserva solo
l’ energia cinetica, per via delle forze impulsive;
4) Con la quarta si considera che le uniche forze possibili siano quelle che si
generano a coppia durante gli urti, e che non ve ne siano altre; si trascurano le
forze elettrostatiche e la forza peso:
5) Infine, con l’ultima ipotesi, si fa conto che le molecole abbiano dimensioni
trascurabili rispetto alle distanze medie presenti tra una molecola e l’altra.