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1 Termodinamica Gas perfetto e sue leggi. 2 Un po di chimica… La materia è fatta di atomi distinti per 6 C 12,011 Numero atomico Massa atomica espressa.

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1 1 Termodinamica Gas perfetto e sue leggi

2 2 Un po di chimica… La materia è fatta di atomi distinti per 6 C 12,011 Numero atomico Massa atomica espressa in u u è pari a 1 / 12 dellisotopo C 12 Ed è pari alla massa di un protone o neutrone. Massa molecolare: somma delle masse atomiche di tutti gli atomi che compongono la molecola. C 12 H 22 O 11 molecola di zucchero 12 (12 u) +22 (u) + 11 (16u) = 342 u 1 H 1, O 15,9994 Mole (mol): Quantità di materia che contiene N A = 6,02 * mol -1 particelle (numero di Avogadro). Corrisponde alla quantità di materia tale che la misura in grammi della sua massa sia pari alla massa atomica o molecolare.

3 3 Applicazione Consideriamo ora 12g di Carbonio-12 calcoliamo la massa in kg del singolo atomo di C Essendo u la dodicesima parte della massa atomica del carbonio quindi

4 4 Principio di Avogadro Volumi uguali di gas perfetti Contengono le stesse molecole Uno stesso numero di molecole di gas Occupano lo stesso volume Alla stessa P Alla stessa T Alla stessa P Alla stessa T In particolare alla P = 1 atm e alla T = 0°C, 1 mole di gas occupa un volume di 22,4 litri ( volume molare)

5 5 Sistema termodinamico Un sistema termodinamico, S, è costituito da tutti gli elementi oggetto della nostra osservazione. Lambiente esterno, A, è tutto ciò che non appartiene al sistema Lambiente universo è S U A, lunione del sistema e dellambiente esterno.

6 6 Descrizione di un sistema termodinamico Può essere Per misurarle Per essere descritto macroscopicamente Eq. termico Eq. chimico Eq. meccanico

7 7 Il gas perfetto: definizione e leggi Una sostanza allo stato aeriforme è detta GAS PERFETTO se soddisfa esattamente le leggi di Boyle Mariotte Gay – Lussac isobara Gay - Lussac isocora

8 8 Boyle Mariotte: isoterma (1660 circa) La legge:p V = costante Come realizzarla: Immergendo il sistema (cilindro con pistone mobile) in una miscela di acqua e ghiaccio. Variando il volume o la pressione avremo una isoterma a 0°C (273 K)

9 9 Gay – Lussac: isobara (1800) La legge:V = V 0 (1+ t) Dove V 0 è il volume a temperatura 0°C. Come realizzarla: Lasciando il pistone libero di muoversi, la pressione del gas intero al cilindro sarà sempre uguale alla pressione atmosferica. La temperatura e il volume aumenteranno linearmente

10 10 Gay – Lussac: isocora (1800) La legge:P = P 0 (1+ t) Dove P 0 è il volume a temperatura 0°C. Come realizzarla: Bloccare il pistone oppure zavorrare in modo progressivo il pistone in modo da mantenere il volume costante. Ponendo il sistema su una sorgente di calore la temperatura e il volume aumenteranno linearmente.

11 11 Isocora in funzione della temperatura -273,15 °C Poiché il valore a è indipendente dal tipo di gas, è possibile realizzare un termometro a gas utilizzando un cilindro con pistone bloccato e con un manometro registrare la variazione della pressione.

12 12 Isobara in funzione della temperatura -273,15 °C Se, mantenendo immutato lintervallo di temperature corrispondente ad 1 °C, spostiamo lo zero a -273,15 °C, otteniamo la SCALA TERMOMETRICA ASSOLUTA o SCALA KELVIN K T (K) = t(°C) + 273,15

13 13 Leggi dellisobara nella scala K La legge:V = V 0 (1+ t) Dove V 0 è il volume a temperatura 0°C.

14 14 Condizioni iniziali stato A Temperatura T 0 = 273 K = 0°C Pressione = p 0 e Volume = V 0 La legge dei gas perfetti Ma per la legge di Avogadro fissati P 0, T 0 il volume V 0 è proporzionale al numero n di moli del gas Trasformazione isobara B C Trasformazione isoterma A B


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