Legge di Boyle, Legge di Charles è Legge di G. Lussac
Legge di Boyle
Robert Boyle (1627–1691) hà realizatu esperimenti per investigà a relazione quantitativa trà a pressione di u gasu è u vulume. Questu esperimentu implicava mette una certa quantità di gasu in un cuntainer chjusu. Cù una apprussimazione abbastanza bona, hà scupertu chì se a temperatura di u gasu hè mantenuta costante, allora quandu a pressione di u gasu aumenta, u vulume di u gasu diminuisce. In listessu modu, quandu a pressione di u gasu diminuisce, u vulume di u gasu aumenta. A pressione di u gasu hè inversamente proporzionale à u vulume di u gasu. Questa relazione hè cunnisciuta cum'è Legge di BoyleMatematicamente:
A lege di Boyle pò ancu esse scritta cum'è:
PV = custante → equazione 1
P1 V1 =P2 V2 → 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. oC.
Basatu annantu à parechji esperimenti chì sò stati realizati, hè statu trovu chì, ancu s'è a magnitudine di u cambiamentu di vulume per ogni gas hè diversa, quandu a linea nantu à u graficu V-T hè tracciata à una temperatura più bassa, a linea taglia sempre l'asse à circa -273 oC. Pudemu dì chì se u gasu hè raffreddato à -273 oC tandu u vulume di gas = 0. Sè u gas hè rinfriscatu torna finu à chì a temperatura sia sottu à -273 oC tandu u vulume di u gasu serà 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 (oC) + 273,15
T (oC) = 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 barometricar.
