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Effetti della temperatura sui gas
Tutti i corpi, qualunque sia il loro stato di aggregazione (solido, liquido, gassoso), subiscono delle variazioni di vo-
lume quando sono soggetti a un cambiamento di temperatura. Il fenomeno si presenta con caratteristiche diverse
nel caso dei gas i quali assumono la forma del recipiente che li contiene. Recipienti di dimensioni differenti possono
essere “pieni” di un ugual volume di gas, cioè di una stessa quantità di molecole.
A parità di temperatura esiste una diretta dipendenza fra il volume del recipiente e la quantità di molecole di gas
in esso contenute, cioè tra volume e pressione. La variazione di temperatura produce effetti su entrambi, come
possiamo osservare dalle figure.
Figura 9
Riscaldamento a pressione costante, il gas aumenta il suo volume
Un recipiente chiuso e pieno d’aria è collegato con un tubo ad una bacinella contenente acqua. A temperatura
ambiente, la pressione dell’aria all’interno del recipiente coincide con quella atmosferica che agisce sul livello
dell’acqua. (Ne l’aria può uscire, ne l’acqua può entrare dal tubicino.)
Scaldando l’aria del recipiente possiamo osservare il gorgoglio nell’acqua mentre, spegnendo la fiamma, è possibile
osservare l’abbassarsi dell’acqua dal suo livello iniziale e la sua risalita nel tubo. Il primo di questi due movimenti
accade perché l’aria, scaldandosi, ha bisogno di occupare un volume maggiore ed il gorgoglio nell’acqua ci mostra
le molecole d’aria uscire dal serbatoio. Nel secondo movimento, una volta spenta la fonte di calore, il gas riduce il
suo volume e l’acqua, spinta dalla pressione esterna, entra nel tubo occupando il posto delle molecole che si sono
disperse nell’atmosfera durante la fase di riscaldamento.
Fig. 9
Figura 10
Riscaldamento a volume costante: il gas aumenta la pressione
Lo stesso recipiente, pieno d’aria ad una pressione assoluta
p
= 2
bar,
è in comunicazione con un manometro che
indica una pressione relativa di 1
bar
. Differenza fra la pressione assoluta di 2
bar
, all’interno del recipiente e la
pressione atmosferica di 1
bar
. Riscaldando l’aria nel recipiente, questa si espande ma non potendo fuoriuscire
è obbligata a mantenere inalterato il proprio volume di conseguenza aumenta la pressione, come indicato dal
manometro. Raffreddandosi, l’aria riduce il volume, diminuisce la pressione e l’indicazione del manometro torna
ad abbassarsi.
Fig. 10
Quando un gas è riscaldato ed ha la possibilità di espandere il suo volume, la pressione non subisce variazioni;
quando un gas è riscaldato ma non ha la possibilità di espandersi, subisce un aumento di pressione.
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