TERMODINAMICA DEI GAS Laurea in Logopedia corso integrato FISICA - disciplina FISICA MEDICA TERMODINAMICA DEI GAS - GAS PERFETTI - GAS REALI GAS 1

(volume proprio nullo) urti elastici GAS PERFETTI 1 molecole puntiformi (volume proprio nullo) urti elastici (stesse particelle prima e dopo l'urto) prima parametri termodinamici : p, V, t (sistema termodinamico semplice) dopo prima prima urti non elastici (anelastici) dopo dopo GAS 2

Ia legge di Gay-Lussac : p = costante Vt = Vo(1 + a t) GAS PERFETTI 2 LEGGI dei GAS PERFETTI legge di Boyle : t = costante pV= costante Ia legge di Gay-Lussac : p = costante Vt = Vo(1 + a t) IIa legge di Gay-Lussac : pt = po(1 + b t) V = costante 1 a = b = 273° legge di Avogadro : gas 1 e gas 2 V1=V2 , p1= p2 , t1= t2 N1= N2 GAS 3

equazione di stato dei gas perfetti 3 po Vo 0°C condizioni iniziali poVo = p' V dopo un'isoterma p' V 0°C dopo un'isocora p V t°C (condizioni finali) p = p' (1 + a t) pV = poVo (1+ a t) equazione di stato dei gas perfetti GAS 4

po = 1 atm Vo (1 mole) = 22.41 litri GAS PERFETTI 4 legge di Avogadro : grammomolecola (mole) n = 1 mole No = 6.02 1023 molecole u.m.a. 12C 12.000 u.m.a. po = 1 atm Vo (1 mole) = 22.41 litri NTP = condizioni normali di temperatura e pressione (1 atmosfera, 0°C) GAS 5

! ! GAS PERFETTI 5 temperatura assoluta T = t (°C) + 273° V = Vo (1 + ) 273° t = – 273°C V = 0 ! ! t < – 273°C V < 0 non reale T t = – 273°C limite in natura 273° + t pV = poVo (1+ a t) pV = poVo 273° GAS 6

R = costante dei gas perfetti 6 poVo n = n° moli pV = T = n R T 273° R = costante dei gas perfetti n = 1 mole poVo 1 atm 22.4 l 0.082 l atm R = = = = 273° 273° K mole °K mole 105 Pa 22.4 10–3 m3 8.325 J = = 273°K mole °K mole GAS 7

c GAS REALI 1 v molecole occupano volume proprio urti elastici e non elastici gas reale condensazione (fase liquida) solidificazione (fase solida) (p,V) isoterme di un gas reale c T > T gas non può in alcun modo passare alla fase liquida (causa agitazione termica) Tc = temperatura critica GAS 8

isoterme di un gas reale GAS REALI 2 p isoterme di un gas reale Tc = temperatura critica gas pc T > Tc Tc liquido vapore T < Tc vapore saturo V o Vc GAS 9

i i i GAS REALI 3 equazione di stato dei gas reali equazione di Van der Waals i a i (V – b ) ( p + ) = R T n = 1 mole V2 gas i-esimo gas perfetto gas reale i V V covolume – b volume disponibile singola molecola = V – bi GAS 10

i GAS REALI 4 a termine di pressione aggiuntivo V2 pressione urti elastici + urti non elastici pressione interna > pressione pareti (manometro) • forze intermolecolari attirano molecole periferiche verso l'interno GAS 12

Tc GAS REALI 5 gas reale º gas perfetto quando : a) temperatura t >> Tc b) lontano dalle condizioni di condensazione (bassa pressione e grandi volumi) gas fisiologici e di impiego medico a 37 oC: perfetto ??? reale Tc °C azoto ossigeno anidride carbonica acqua protossido d'azoto N2 – 147.1 O2 – 118.8 CO2 + 31.3 H2O +374.1 N2O + 39.5 GAS 12