Mario Rippa La chimica di Rippa primo biennio

Capitolo 5 Lo stato aeriforme

Capitolo 5 Lo stato aeriforme § 5.1 Gli stati fisici della materia e lo stato gassoso § 5.2 I gas e il loro volume § 5.3 I gas e la loro pressione § 5.4 Gas ideali e gas reali § 5.5 Pressione, volume e numero di molecole § 5.6 Trasformazione di un gas a temperatura costante

Capitolo 5 Lo stato aeriforme § 5.7 Trasformazione di un gas a volume costante § 5.8 Trasformazione di un gas a pressione costante § 5.9 Le leggi dei gas e la temperatura assoluta § 5.10 Il principio di Avogadro § 5.11 Il volume molare dei gas § 5.12 Equazione di stato dei gas perfetti

§ 5.1 Gli stati fisici della materia e lo stato gassoso La materia si presenta in tre stati fisici: stato aeriforme; stato liquido; stato solido. Gli aeriformi possono essere: Un vapore può essere trasformato in un liquido per sola compressione, mentre un gas deve essere preventivamente raffreddato al di sotto di una certa temperatura, detta temperatura critica, per essere liquefatto tramite compressione. vapori; gas.

§ 5.1 Gli stati fisici della materia e lo stato gassoso Le proprietà della materia che sono direttamente osservabili si chiamano proprietà macroscopiche. Lo stato aeriforme è caratterizzato dal fatto che i corpi assumono la forma e il volume del recipiente che li contiene. I solidi possiedono forma e volume propri, i liquidi hanno volume proprio, ma assumono la forma del recipiente che ili contiene.

§ 5.1 Gli stati fisici della materia e lo stato gassoso Nei gas le particelle sono libere di muoversi, non risentono di forze di attrazione e occupano perciò tutto lo spazio disponibile.

Il volume di un gas è lo spazio a disposizione delle sue particelle. § 5.2 I gas e il loro volume Il volume di un gas è lo spazio a disposizione delle sue particelle. Il volume di un gas può essere facilmente variato.

§ 5.3 I gas e la loro pressione La pressione di un gas è la forza che le sue particelle esercitano sulla superficie del recipiente in cui è contenuto. La pressione di un gas viene misurata con il manometro.

§ 5.4 Gas ideali e gas reali Le proprietà dei gas sono interpretate tramite il modello del gas ideale o perfetto, il quale prevede che: ogni particella è in movimento caotico; le particelle sono libere di muoversi in modo indipendente le une dalle altre; il volume delle particelle è praticamente nullo. I gas reali sono i gas che esistono in natura. Un gas reale che si trova a bassa pressione e alta temperatura può essere considerato un gas ideale.

§ 5.5 Pressione, volume e numero di molecole La pressione e il volume di un gas sono direttamente proporzionali al numero di particelle di gas e quindi al suo numero di moli. I cambiamenti che riguardano i valori di pressione, temperatura e volume dei gas sono chiamati trasformazione dei gas.

§ 5.5 Pressione, volume e numero di molecole Il grafico che si ottiene è una retta passante per l’origine degli assi.

§ 5.6 Trasformazioni di un gas a temperatura costante La legge isoterma di Boyle afferma che il volume del gas è inversamente proporzionale alla sua pressione.

§ 5.6 Trasformazioni di un gas a temperatura costante Il grafico relativo alla legge di Boyle è un ramo di iperbole equilatera

§ 5.7 Trasformazioni di un gas a volume costante La legge isocora di Gay-Lussac afferma che per ogni variazione di 1 grado di temperatura la pressione varia di 1/273 della pressione esercitata a 0 °C.

§ 5.7 Trasformazioni di un gas a volume costante Il grafico di una trasformazione isocora è una retta non passante per l’origine.

§ 5.8 Trasformazioni di un gas a pressione costante La legge isobara di Charles afferma che per ogni variazione di 1 grado di temperatura il volume varia di 1/273 del volume occupato a 0 °C.

§ 5.8 Trasformazioni di un gas a pressione costante Il grafico di una trasformazione isobara è una retta non passante per l’origine.

§ 5.9 Le leggi dei gas e la temperatura assoluta In base alle leggi dei gas si può risalire alla minima temperatura possibile, lo zero assoluto, che corrisponde a – 273 °C. Nella scala Kelvin o della temperatura assoluta lo zero (0 K), equivale a – 273 °C. Lo zero assoluto non è mai stato raggiunto sperimentalmente. Non è possibile scendere al di sotto dello zero assoluto in quanto non può esistere materia priva di energia e volume. Per ottenere la temperatura in kelvin occorre sommare 273 alla temperatura in gradi centigradi.

§ 5.9 Le leggi dei gas e la temperatura assoluta Se la temperatura è espressa in K, la legge isocora e la legge isoterma si modificano: legge isocora legge isobara La temperatura in gradi centigradi si indica con t, mentre la temperatura in Kelvin con T.

§ 5.10 Il principio di Avogadro Il principio di Avogadro afferma che volumi uguali di gas diversi, nelle stesse condizioni di temperatura e pressione contengono lo stesso numero di particelle. In altre parole il volume di un gas è direttamente proporzionale al numero di moli di gas.

Una mole di qualsiasi gas a condizioni normali occupa 22,4 litri. § 5.11 Il volume molare dei gas Il volume di una mole di gas alle condizioni normali (0 °C; 1 atm) è chiamato volume molare (L/mol). Una mole di qualsiasi gas a condizioni normali occupa 22,4 litri.

§ 5.12 Equazione di stato dei gas perfetti Riunendo le tre leggi dei gas: Il valore della costante universale dei gas è uguale a 8,31 J/(mol · K) oppure 0,0821 Pa · m3 / (mol · K). si ottiene un’equazione che correla la pressione, la temperatura, il volume e il numero di moli di un gas, tramite la costante universale dei gas R.

§ 5.12 Equazione di stato dei gas perfetti Dall’equazione di stato dei gas perfetti: conoscendo tre variabili è possibile ricavare la quarta: