2. L’UNITA’ DI MASSA ATOMICA
L’unità di massa atomica corrisponde a 1/12
della massa dell’isotopo del carbonio più
abbondante in natura, il carbonio 12
1u= 1,6605*10^-27kg
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 (12C).
Una mole (1 mol) contiene un numero di particelle
(atomi o molecole) uguale al Numero di Avogadro
Na così detto in onore del chimico italiano Amedeo
Avogadro (1776-1856):
NA= 6,02·1023
3. IL GAS PERFETTO
Il gas perfetto o ideale è un modello utilizzato per descrivere in modo
semplice il comportamento di un gas, valido sotto certe condizioni.
Possiamo dire che un gas è perfetto quando:
• Ha un numero N molto elevato di molecole;
• Ha bassa densità numerica (molecole/m^3);
• La sua temperatura è alta rispetto al punto di liquefazione. Questo
significa che possiamo considerare valide le seguenti approssimazioni:
• Le dimensioni delle molecole sono trascurabili rispetto alla loro distanza
media;
• Le molecole si muovono con un movimento continuo e disordinato in cui
tutte le direzioni sono ugualmente probabili;
• Gli urti tra le molecole e tra molecole e pareti del contenitore sono
elastici;
• Le forze di interazione intermolecolari sono trascurabili quindi il moto di
una molecola tra due urti successivi si può considerare rettilineo
uniforme e l’energia meccanica delle molecole è data solo dall’energia
cinetica;
4. LE LEGGI DEI GAS
PRIMA LEGGE DI GAY-LUSSAC
La prima legge dice che il volume di un gas mantenuto a pressione
costante varia linearmente con la temperatura:
VT=V0(1+αTC)
Dove VT e V0 dono rispettivamente il volume del gas alla
temperatura TC (°C) e a 0°C, mentre α è coefficiente di espansione
volumetrica dei gas.
La reazione si semplifica notevolmente utilizzando la temperatura
espressa in Kelvin :
V=V0/273,15*T
SECONDA LEGGE DI GAY-LUSSAC
La seconda legge dice che la pressione di un gas mantenuto a
volume costante varia linearmente con la temperatura:
pT=p0(1+αTC)
Dove pt e p0 sono rispettivamente la pressione del gas alla
temperatura TC (°C) e a 0°C, mentre α è la stessa costante della
prima legge. La relazione si semplifica notevolmente utilizzando la
temperatura espressa in Kelvin:
p=p0/273,15*T
Le leggi di Gay-Lussac descrivono il comportameno dei gas rarefatti (a bassa densità)
La prima legge è detta
legge isobara , la
pressione è costante
La seconda legge è
detta legge isocora, il
volume è costante
5. LE LEGGI DEI GAS
LE LEGGI DI BOYE
Lo scienziato Robert Boye scoprì che a temperatura costante,
la pressione di una determinata quantità di gas (numero di
moli fisso) a bassa densità è inversamente proporzionale al
suo volume (p α 1/V). Questa relazione è nota come legge di
Boyle e si può esprimere come:
p=costante/V
Per T e n costanti, la pressione p e il volume V sono legati dalla
relazione:
PiVi=PfVf
Dove i pedici «i» e «f» indicano, rispettivamente, le condizioni
iniziali e finali.
6. L’EQUAZIONE DI STATO DI UN GAS PERFETTO
Il prodotto della pressione di un gas perfetto per
il volume che esso occupa è direttamente
proporzionale alla temperatura assoluta T e al
numero di moli n del gas:
pV=nRT
Dove R=8,31 J/(mol*K) è la costante universale
dei gas
P=pressione del gas
V= volume del gas
n= numero di moli
R=8,31*5/mol*K
LA COSTANTE DI BOLTZMANN
Per costante di Boltzmann si intende il rapporto R/NA, il nome è
in onore del fisico australiano Ludwig Boltzzmann (1844-1906),
ed è indicato con il simbolo k:
K=(R/NA)=8,31J/(mol*K)/6,022*10^23mol^-1=1,38*10^-23J/k
Con questa sostituzione, la legge dei gas ideali diventa :
pV=NkT
7. LA CINETICA DEI GAS
Tutti i gradi di libertà effettivamente attivi contribuiscono all’energia interna
di un gas, in quanto ciascuno di essi corrisponde a un moto che è associato a
un’energia cinetica. In generale si dimostra che vale la seguente affermazione,
nota come teorema di equipartizione dell’energia:
«In un gas all’equilibrio a temperatura T, a ogni grado di libertà di una
molecola è associata un’energia media
1/2kT
»
