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Le particelle che costituiscono un sistema gassoso possiedono energia cinetica maggiore dellenergia di interazione e quindi tendono ad occupare tutto lo.

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1 Le particelle che costituiscono un sistema gassoso possiedono energia cinetica maggiore dellenergia di interazione e quindi tendono ad occupare tutto lo spazio a loro disposizione Non hanno quindi superficie di separazione occupano tutto il volume del recipiente

2 Quindi una sostanza allo stato gassoso occupa uno spazio maggiore di quando si trova allo stato liquido o solido. Si distingue un gas da un solido o da un liquido dicendo che esso non ha né forma propria (come i solidi) né un volume proprio (come i solidi e i liquidi)

3 Lo stato gassoso 4 proprietà lo definiscono: PressioneVolume Temperatura quantità di sostanza Per definire quantitativamente un sistema gassoso è in realtà sufficiente conoscere solo tre delle quattro proprietà, perche….

4 Equazione di stato dei gas perfetti o del gas ideale PV=nRT Note 3 variabili, io sono sempre in grado di trovare la 4° R è una costante di proporzionalità che dipende dalle unità di misura scelte per definire pressione e volume

5 Scala della Temperatura

6 Pressione La pressione è la forza esercitata dal gas su ogni unità di superficie delle pareti del recipiente, perpendicolarmente ad esse. Le sue unità di misura sono 1 Pascal (Pa) = 1 N m -2 OPPURE 1 atm = Pa = 0,987 bar = 760 mmHg

7 R = 8, m 3 Pa mol -1 K -1 R = 0,08206 atm dm 3 mol -1 K -1 R = costante universale dei gas

8 Lequazione di stato dei gas perfetti deriva da: 1. Legge di Boyle PV = k (a T costante) 2. Leggi di Charles e Guy-Lussac V= kT (a P costante) P = kT ( a V costante) 3. Principio di Avogadro Volumi uguali di gas diversi misurati nelle stesse condizioni di T e P contengono lo stesso numero di particelle (quindi per i gas il volume puo essere usato come misura della quantità di sostanza,mole)

9 Legge di Avogadro V = k n (a T e P costante) indipendentemente dal tipo di gas

10 La definizione di gas perfetto, deriva dalla teoria cinetica del gas che lo definisce con questi postulati: 1. Un gas ideale è costituito da particelle tutte uguali fra loro ed aventi la stessa massa. Le particelle si muovono continuamente con un moto rettilineo uniforme in tutte le direzioni possibili e con tutte le velocità possibili. 2. Il volume delle particelle è trascurabile rispetto al volume a disposizione (puntiforme) 3. Non esistono interazioni né di tipo repulsivo nè attrattivo tra le particelle e le pareti del recipiente. Gli urti fra le particelle sono di tipo elastico, ossia energia cinetica traslazionale complessiva di due particelle prima di un urto è uguale a quella dopo lurto. Gli urti delle particelle con le pareti del recipiente sono di tipo elastico: da essi dipende la Pressione

11 Gas ideale

12 Applicando le leggi della meccanica classica a questo modello di gas ideale si ottiene: E C = 3/2 RT/N A = 3/2 kT Dove: E C Energia cinetica media traslazionale N A costante di Avogadro k è la costante di Boltzman = R/N A = 1, x J K -1

13 La temperatura assoluta è una misura dellenergia cinetica media traslazionale di qualunque insieme di particelle. Vale anche per gas reali, liquidi, solidi. La temperatura assoluta è quindi correlata al movimento delle particelle che, a T costante, tanto più la loro massa è grande, tanto piu piccola deve essere la loro velocità. La relazione precedente ci dice anche che ho E c = 0 solo allo zero assoluto, 0 K. Quindi anche nei solidi a T amb le particele si muovono ed hanno una E c diversa da zero. E C = 3/2 kT

14 Le particelle gassose si muovono con velocità differenti in tutte le direzioni e urtando cambiano continuamente le loro velocità e direzioni, quindi NON E IMPOSSIBILE CALCOLARE LA VELOCITA DI CIASCUNA PARTICELLA MA….

15 Distribuzione statistica della E c traslazionale di particelle gassose Si puo calcolare con metodi statistici la frazione di particelle ( ), rispetto al loro numero totale, che possiede una E C traslazionale compresa entro un qualunque intervallo da zero a infinito. Il massimo della curva indica lenergia cinetica più probabile

16 Volume molare standard V M = RT/P = 8, x 273,15/10 5 = 22,711 dm 3 mol -1 PV=nRT V/n = V M =RT/P Volume molare standard = volume occupato da una mole di una sostanza alla temperatura di 0°C e di 1 bar (10 5 Pa), definite come condizioni standard A parità di temperatura, pressione e quantità di sostanza, una mole di ogni composto allo stato gassoso occupa lo stesso volume, infatti…

17 Volume molare standard Lerrore è sulla prima cifra, quindi si approssima il valore di V M a 22,7 dm 3 mol -1 e conseguentemente quello di R a 8,31 J mol -1 K -1

18 Dalleq. dei gas perfetti di un gas alla densità n/V = P/RT m/MV = P/RT d = m/V = PM/RT M = d RT/P Se ho due gas con stesse condizioni di T e P ottengo d 1 /d 2 = M 1 /M 2 Dato che n = m / M

19 Miscele gassose. Legge di Dalton P N2 = n N2 RT/V P O2 = n O2 RT/V P tot = (n O2 + n N2 ) RT/V

20 Legge di Dalton. Pressione parziale La pressione totale esercitata dalla miscela dei gas è data dalla somma delle pressioni che ciascun gas eserciterebbe se fosse unico nel recipiente e queste ultime sono chiamate pressioni parziali P i è la pressione parziale

21 Equazione di stato in miscele di gas Per due gas A e B: P tot = P A + P B = (n A + n B ) RT/V Dato che P A = n A RT/ V e P B = n B RT/V, dividendole per leq. scritta sopra ottengo: n A RT V PAPA V (n A + n B ) RT P A = (n A + n B ) nAnA P tot = PBPB V (n A + n B ) RT (n A + n B ) nBnB P tot = n B RT V Frazione molare del componente A Frazione molare del componente B Generalizzando: P B = j n j nini P tot P i =

22 I gas reali I composti in fase gassosa NON sono gas ideali. Esistono sempre tra le molecole delle forze intermolecolari Aumentando la T Diminuendo la Pressione Aumentando il volume Il modello cinetico ci fa capire quando un gas puo avvicinarsi alle condizioni di idealità Diminuendo la T,oppure aumentando la Pressione, il sistema si allontana dalla idealità, fino a che il composto non cambia di stato ed il gas diventa un liquido

23 Le particelle hanno inoltre un volume proprio non trascurabile. Eq. di Van der Waals per i gas reali: I gas reali P V2V2 + an 2 V – nb = nRT b è il volume di una mole di gas a 0 K (quando è allo stato solido), quindi il volume disponibile per le molecole gassose per muoversi è (V- nb). Le particelle reali si attraggono e gli urti non sono pefettemente elastici, Quindi ho una diminuzione della pressione rispetto al comportamento ideale. Il termine an 2 /V 2 rappresenta la diminuzione di pressione, dove a è legato alle forse di interazioni intermolecolari.

24 I gas reali Z = PV/nRT

25 I gas reali

26 Stato liquido Lo stato solido ha carateristiche dello stato solido quali: Le forze di coesione sono prevalenti sulla enegia cinetica traslazionale e quindi ha un volume proprio pressocchè incomprimibile Ma…. Non possiede una forma propria perche le forze di coesione sono contrastate dalla energia cinetica traslazionale delle particelle del liquido, caratteristica tipica dei gas

27 Stato liquido Un liquido e caratterizzato da una struttura dinamica, continuamente soggetta a modifiche, nel quale le particelle sono in continuo movimento casuale, come avviene per i gas. Nel loro movimento pero le particelle sono sempre in contatto tra loro a causa delle forze attrattive. I liquidi sono quindi caratterizzati da un ordine a corto raggio, che si contrappone allordine a lungo raggio dei cristalli.

28 Stato liquido Le forze di attrazione sono uguali in tutte le direzioni per tutte le particelle eccetto quelle sulla superficie del liquido per le quali si esercita una forza di attrazione verso linterno del liquido stesso=> ecco perche le goccie sono sferiche!

29 Modello strutturale dei liquidi Si può considerare un liquido come un sistema in cui zone di ordine si alternano a zone di disordine. Le particelle circondate da altre particelle hanno un comportamento tipico dello stato solido (E cin oscillatoria). Le particelle confinanti con cavità hanno un comportamento tipico dei gas (E cin traslazionale). Per la presenza di cavità, la distanza media tra particelle in un liquido è maggiore che in un solido e quindi lenergia potenziale è minore in valore assoluto.

30 Viscosità di un liquido. La forza che si oppone alla traslazione della lastra di particelle in un liquido è proporzionale alla viscosità La viscosità diminuisce con la temperatura Massa molare e legami a idrogeno aumentano la viscosità

31 Lo stato vetroso: liquido senza proprietà traslazionali Situazione non ordinata come avviene nello stato solido, quindi piu simile ad un liquido Liquido caratterizzato da altissima viscosità. Struttura cristallina di (SiO 3 2- ) n Struttura vetrosa di (SiO 3 2- ) n La velocità di cristallizazione determina se si forma struttura cristallina o stato amorfo


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