Legge di Boyle, Legge di Charles è Legge di G. Lussac
Legge di Boyle
Robert Boyle (1627‐1691) melakukan eksperimen untuk menyelidiki hubungan kuantitatif antara tekanan dan volume gas. Percobaan ini dilakukan dengan memasukkan sejumlah gas tertentu ke dalam sebuah wadah tertutup. Sampai pendekatan yang cukup baik, Ia menemukan bahwa apabila suhu gas dijaga konstan, maka ketika tekanan gas bertambah, volume gas berkurang. Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, volume gas bertambah. Tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas. Hubungan ini dikenal dengan julukan Legge di BoyleMatematicamente:
A lege di Boyle pò ancu esse scritta cum'è:
PV = custante → equazione 1
P 1 V 1 = P 2 V 2 → equazione 2
U significatu di l'equazione 1 hè chì à una temperatura custante (T), se a pressione (P) di u gas cambia, u vulume (V) di u gas cambia ancu in modu chì u pruduttu di a pressione è di u vulume hè sempre custante. Se a pressione di u gas aumenta, u vulume di u gas diminuisce o vice versa, se a pressione di u gas diminuisce, u vulume di u gas aumenta, in modu chì u pruduttu di a pressione è di u vulume hè sempre custante.
Un graficu chì mostra a relazione trà u vulume è a pressione s'assumiglia à quellu quì sottu. Basatu annantu à i so esperimenti, Robert Boyle hà scupertu chì u vulume di gas cambia irregularmente, ciò chì face chì a linea di u graficu appaia curva. A pressione rapprisentata nantu à u graficu hè a pressione assoluta, micca a pressione manometrica.
Legge di Carlu
Centu anni dopu chì Robert Boyle hà scupertu a relazione trà u vulume è a pressione, u scientistu francese Jacques Charles (1746-1823) hà investigatu a relazione trà a temperatura è u vulume di gas. Basendu si nantu à i so esperimenti, hà scupertu chì se a pressione di u gas ferma custante, allora quandu a temperatura di u gas aumenta, u vulume aumenta ancu. À u cuntrariu, quandu a temperatura di u gas diminuisce, u vulume diminuisce ancu.
I cambiamenti di vulume di gas per via di i cambiamenti di temperatura si verificanu regularmente, dunque a linea nantu à stu graficu appare dritta. Sè a linea nantu à u graficu fussi tracciata à temperature più basse, intersecherebbe l'asse à circa -273 ° C.
Basatu annantu à parechji esperimenti chì sò stati realizati, hè statu trovu chì, ancu s'è a magnitudine di u cambiamentu di vulume di ogni gas hè diversa, quandu a linea nantu à u graficu V-T hè tracciata à una temperatura più bassa, a linea interseca sempre l'asse à circa -273 ° C. Pudemu dì chì se u gas hè raffreddato à -273 ° C, u vulume di u gas = 0. Se u gas hè raffreddato di novu finu à chì a so temperatura hè inferiore à -273 ° C, u vulume di u gas avarà un valore negativu, qualcosa chì hè impussibile.
Cusì -273 oC hè a temperatura più bassa chì pò esse raggiunta. Perchè a linea interseca l'asse à circa -273 oC tandu, secondu un accordu mutuale, hè statu determinatu chì a temperatura più bassa chì pudia esse ottenuta era di -273,15 oC.-273,15 oC hè chjamatu temperatura zero assoluta è hè aduprata cum'è riferimentu per a scala assoluta, cunnisciuta ancu cum'è scala Kelvin. Kelvin hè chjamatu dopu à Lord Kelvin (1824-1907), un fisicu britannicu. Nantu à sta scala, a temperatura hè espressa in Kelvin (K), micca gradi Kelvin (oK). A distanza trà i gradi hè a listessa chè nantu à a scala Celsius. 0 K = -273,15 oC è 273,15 K = 0 oC.
A temperatura in scala Celsius pò esse cunvertita in scala Kelvin aghjunghjendu 273,15, a temperatura in scala Kelvin pò esse cunvertita in scala Celsius sottraendu 273,15. Matematicamente:
T(K) = T( ° C) + 273,15
T( ° C) = T(K) - 273,15
infurmazione:
T = Temperatura
K = Kelvin
C = Celsius
Sè a temperatura hè espressa in scala Kelvin, allora u graficu sopra serà cum'è l'imagine quì sottu.
Basatu annantu à stu graficu, si pò cunclude chì à pressione custante, u vulume di gas hè sempre direttamente proporzionale à a temperatura assoluta. Sè a temperatura assoluta di un gas aumenta, u vulume aumenta ancu; à u cuntrariu, sè a temperatura assoluta di un gas diminuisce, u vulume diminuisce ancu. Sta relazione hè cunnisciuta cum'è a lege di Charles. Matematicamente, hè scritta cusì:
Volume ∝ Temperatura → Pressione costante
V ∝ T → P custante
A lege di Charles pò ancu esse scritta cusì:
U significatu di l'equazione 1 hè chì à pressione custante (P), se a temperatura assoluta (T) di u gas cambia, u vulume (V) di u gas cambia ancu in modu chì u risultatu di u paragone trà a temperatura assoluta è u vulume hè sempre custante. Se a temperatura assoluta di u gas aumenta, u vulume di u gas aumenta ancu, o vice versa, se a temperatura assoluta di u gas diminuisce, u vulume di u gas diminuisce ancu, in modu chì u risultatu di u paragone trà a temperatura è u vulume hè sempre custante. Ciò chì si intende per a temperatura assoluta di un gas hè a temperatura di u gas espressa nantu à a scala Kelvin. Se a temperatura hè sempre nantu à a scala Celsius, allora cunvertitela prima à a scala Kelvin.
Legge di Gay-Lussac
Joseph Gay-Lussac (1778–1850) hà realizatu un esperimentu è hà scupertu chì se u vulume di un gas hè mantinutu custante, à misura chì a pressione di u gas aumenta, a temperatura assoluta di u gas aumenta ancu ella. À u cuntrariu, à misura chì a pressione di u gas diminuisce, a temperatura assoluta di u gas diminuisce ancu ella. À vulume custante, a pressione di u gas hè direttamente proporzionale à a temperatura assoluta di u gas. Sta relazione hè chjamata Legge di Gay-Lussac. Matematicamente:
Pressione ∝ Temperatura → Volume costante
P ∝ T → V custante
A lege di Gay-Lussac pò ancu esse scritta cusì:
U significatu di l'equazione 1 hè chì à vulume custante (V), se a pressione (P) di u gas cambia, a temperatura assoluta (T) di u gas cambia ancu ella in modu chì u risultatu di u paragone trà a pressione è a temperatura assoluta sia custante. In altre parolle, se a pressione di u gas aumenta, a temperatura assoluta di u gas aumenta ancu ella, o viceversa, se a pressione di u gas diminuisce, a temperatura assoluta di u gas diminuisce ancu ella, in modu chì u paragone trà a pressione è a temperatura sia sempre custante.
Ciò chì si intende per temperatura assoluta di un gas hè a temperatura di u gas espressa nantu à a scala Kelvin. Sè a temperatura hè sempre nantu à a scala Celsius, allora cunvertitela prima à a scala Kelvin.
Hè impurtante di nutà chì a lege di Boyle, a lege di Charles è a lege di Gay-Lussac furniscenu risultati precisi se a pressione è a densità di u gasu ùn sò micca troppu alte. Inoltre, ste trè lege s'applicanu solu à i gasi chì e so temperature ùn sò micca vicine à u so puntu d'ebullizione.
Basatu annantu à questu fattu, si pò cunclude chì a lege di Boyle, a lege di Charles è a lege di Gay-Lussac ùn ponu esse applicate à tutte e cundizioni di gas. Siccome ùn ponu esse applicate à tutte e cundizioni di gas reale, avemu bisognu di u cuncettu di un gas ideale, o un gas perfettu. Stu gas ideale ùn esiste micca in a vita di tutti i ghjorni. Un gas ideale hè solu un mudellu ideale, simile à i cuncetti di un corpu rigidu è di un fluidu ideale. Dunque, supponemu chì e trè lege di u gas sopra s'applicanu in tutte e cundizioni di gas ideale.
Per risolve i prublemi di lege di i gasi, a temperatura deve esse espressa nantu à a scala Kelvin. Sè a pressione di u gasu hè sempre una pressione di misura, cunvertisce prima in pressione assoluta. Pressione assoluta = pressione atmosferica + pressione manometrica r.
