Appunti di chimica: le leggi dei gas

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

La chimica è una materia piuttosto complessa ma allo stesso tempo molto interessante, che ha bisogno mi molto studio e concentrazione per essere appresa e messa in pratica. Senza delle buone basi impararla potrebbe risultare complicato, per questo nella presente guida ci occuperemo di spiegare in maniera dettagliata alcuni appunti di chimica riguardanti nello specifico le leggi dei gas. Lo stato di un gas, e in generale di ogni sostanza, è specificato dalle variabili di stato: pressione, volume, temperatura, e quantità di sostanza. Se la quantità del gas e un'altra variabile sono tenute costanti, i due parametri rimanenti sono correlati da semplici equazioni che prendono il nome di leggi dei gas. In questi appunti di chimica andremo ad esaminare queste leggi, cercando di rendere chiari dei concetti di fondamentale importanza per chi studia questa materia. Mettiamoci all'opera.

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Le leggi dei gas sono il frutto di ricerche sperimentali sui gas iniziate nel Seicento e condotte per oltre 150 anni: la più distante dai nostri tempi è la cosiddetta Legge di Boyle. Questa legge descrive l'andamento del volume di una data quantità di gas in funzione della pressione, a temperatura costante. Come si può verificare facilmente, il volume del gas diminuisce all'aumentare della pressione: esempi lampanti di tale concetto si trovano nella realtà quotidiana quando si pigia lo stantuffo di una siringa per far fuoriuscire l'aria in essa contenuta, o anche quando si pompa l'aria stessa in uno pneumatico.

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Per trovare la relazione che lega volume e pressione di un gas non ci si può basare solo su simili osservazioni, ma bisogna variare tali parametri in modo controllato eseguendo misurazioni accurate. Proprio questo fece Robert Boyle nel 1661, utilizzando un tubo di vetro a forma di J. Versando nel tubo volumi crescenti di mercurio, egli aumentò gradualmente la pressione esercitata sull'aria racchiusa nel tubo, misurandone di volta in volta i volumi. I risultati ottenuti, confermati successivamente con esperimenti su altri gas, diedero vita alla legge di Boyle, secondo cui: "Il volume di una data quantità di gas, a temperatura costante, è inversamente proporzionale alla sua pressione".

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Il volume di un campione di gas, oltre che dalla pressione, dipende dalla temperatura. Come si può osservare, a pressione costante, i gas si espandono all'aumento della temperatura e si contraggono quando questa diminuisce. La relazione fra il volume di un determinato campione di gas e la sua temperatura a pressione costante, è espressa dalla Legge di Charles, secondo la quale: "Il volume di una data quantità di gas, a pressione costante, è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta". Tale legge è detta anche isobara, o "Prima Legge di Gay-Lussac". Charles e Gay-Lussac sono infatti gli scienziati francesi cui è dovuta la sua elaborazione tra la fine del Settecento e i primi anni dell'Ottocento. La relazione fra pressione di un determinato campione di gas e temperatura, a volume costante, è invece espressa dalla "Seconda Legge di Gay-Lussac" che afferma come: "La pressione di una data quantità di gas, a volume costante, è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta".
La chimica richiede tempo e determinazione e molto impegno per essere appresa. Per poter assimilare bene c'è bisogno inoltre di un buon insegnante che sappia trasmettere la passione per la materia, in mancanza di esso è possibile seguire le spiegazioni di questa guida per poter iniziare, sperando di aver trasmesso un minimo di curiosità e voglia di approfondire. Non mi resta quindi che augurare buono studio. Alla prossima.

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