Liceo Scientifico “ M. Curie “ Apertura LEGGI DEI GAS Liceo Scientifico “ M. Curie “

Equilibrio Termodinamico Lo stato di un sistema macroscopico in equilibrio Termodinamico è determinato dal valore costante che assumono le grandezze: temperatura, pressione, volume, che devono essere costanti in tutti i punti del sistema che sto indagando. P,V,T, si dicono variabili termodinamiche o variabili di stato. Quando un sistema macroscopico passa da uno stato di equilibrio a un altro si dice che ha luogo una trasformazione termodinamica. Il compito della termodinamica è studiare le trasformazioni che mi fanno passare da uno stato all’altro. P1 – V1 – T1 P2 – V2 – T2

Sistema termodinamico E’ un sistema che viene studiato negli scambi di calore e lavoro. ES. un cilindro dotato di pistone a tenuta che può scorrere liberamente oppure bloccato nella sua posizione All’interno del cilindro vi è un gas Le pareti sono isolanti termici perfetti Il fondo è un conduttore o isolante perfetto di calore per assorbire o cedere energia termica Il cilindro è dotato di strumenti di misura per monitorare pressione temperatura. Se forniamo calore al sistema il gas si espande.

EQUILIBRIO TERMODINAMICO Uno stato di equilibrio è caratterizzato da: pressione P, volume V, temperatura T La risultante di tutte le forze agenti sul sistema deve essere uguale a zero Equilibrio meccanico La temperatura deve essere uguale in tutto il fluido Equilibrio termico La struttura interna e la composizione chimica deve essere la stessa Equilibrio chimico

Principio zero della termodinamica Corpi A, B, C A è in equilibrio termico con C A è in equilibrio termico con C B è in equilibrio termico con C Assioma provato nelle numerosissime esperienze Il termometro misura la temperatura basandosi proprio su questo principio.( Es il termometro è in equilibrio termico col corpo).

Trasformazioni termodinamiche Gas perfetto A B p1 Trasformazioni Isobare Pressione costante V1 V2 Volume V A Isocòre p1 Volume costante p2 C V1 Isoterme Temperatura costante A p1 B p2 V1 V2

Trasformazioni Trasformazione in cui non vi è scambio di calore tra il sistema fisico e l’ambiente esterno adiabatiche cicliche Lo stato iniziale coincide con lo stato finale. B Reali Considero il pistone – cilindro, e il gas che si trova in equilibrio termodinamico in A , Se di colpo avviene un’espansione che porta il pistone in B, P e V non sono più uniformi ma variano da punto a punto ( vortici ). Trasformazione reale A

Le Leggi fisiche che descrivono il comportamento di un gas ideale sono leggi empiriche e vanno sotto il nome di: Legge di Boyle Legge di Charles Legge di Gay – Lussac

2. La pressione del gas I gas non hanno forma propria, ma occupano quella del recipiente che li contiene: le particelle, quando sono lontane le une dalle altre, non risentono delle forze attrattive.

2. La pressione del gas In generale, la pressione p è data dal rapporto tra la forza F, che agisce perpendicolarmente a una superficie, e l’area s della superficie stessa.

2. La pressione del gas

2. La pressione del gas La pressione è una grandezza intensiva. L'unità di misura della pressione nel Sistema Internazionale è il pascal (Pa), pari a un newton (N) per metro quadrato (m2). 1 Pa = 1N / m2

2. La pressione del gas Nel 1644 Torricelli costruì un dispositivo per misurare la pressione atmosferica: il primo barometro a mercurio. Prese un lungo tubo di vetro, chiuso ad una estremità, lo riempì di mercurio e lo capovolse. A livello del mare, il livello del mercurio nel tubo si abbassava ad un’altezza di 760 mm.

3. La legge di Boyle Sperimentalmente, Boyle ha dimostrato che, a temperatura costante, la pressione di una data quantità di gas è inversamente proporzionale al suo volume. p V = k con T costante. Questa è la legge di Boyle.

3. La legge di Boyle

4. La legge di Charles Charles dimostrò sperimentalmente che, a pressione costante, il volume di una data quantità di gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta. V/T = k con T temperatura assoluta e p costante Questa è la legge di Charles.

4. La legge di Charles

4. La legge di Charles –273,15 °C è lo zero assoluto (0 K), ovvero la temperatura alla quale il volume dei gas si annulla.

5. La legge di Gay-Lussac Sperimentalmente Gay-Lussac ha dimostrato che, a volume costante, la pressione di una data quantità di gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta. p/T = k con V costante. Questa è la legge di Gay-Lussac.

5. La legge di Gay-Lussac