Prima legge di Gay-Lussac

legge sperimentale che descrive l'espansione dei gas quando riscaldati

La prima legge di Gay-Lussac, detta anche prima legge - Gay-Lussac, nota all'estero come legge di Charles o come legge di Charles - Volta - Gay-Lussac, afferma che in una trasformazione isobara, ovvero in condizioni di pressione e quantità di sostanza costanti, il volume di un gas ideale è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta.

Animazione che spiega la prima legge di Gay-Lussac

La legge prende il nome dal chimico-fisico francese Joseph Louis Gay-Lussac, che la formulò nel 1802, anche se il francese Jacques Charles aveva scoperto la legge una quindicina d'anni prima, senza tuttavia pubblicare i risultati delle sue ricerche[1], così come il fisico italiano Alessandro Volta, che nel 1791 compì analoghe ricerche sulla dilatazione dei gas, anticipando anch'egli i risultati di Gay-Lussac.

Anche l'inglese Francis Hauksbee era pervenuto allo stesso risultato già nel 1708, il quale, però, non ne diede mai una formulazione matematica rigorosa.

Formulazione matematica e conseguenze fisicheModifica

 
Rappresentazione grafica della Legge di Volta Gay-Lussac

Indicando con   il volume di una quantità fissata di gas alla temperatura di   e con   il suo volume alla temperatura   (misurata in gradi Celsius), la legge è espressa matematicamente dalla relazione:[2]

 

Il parametro   è detto coefficiente di dilatazione termica e ha le dimensioni dell'inverso della temperatura perché il prodotto   è adimensionale.

Per un gas ideale   vale circa  , pari a circa  .

Raccogliendo a fattor comune la costante   si ottiene:

 .

Quindi, se   indica la temperatura assoluta del gas, cioè:

 ,

la prima legge di Gay Lussac prende la forma più semplice

 ,

che si può formulare così:

«A pressione costante, il volume di un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta»

La legge prevede che un gas ideale abbia volume nullo in corrispondenza della temperatura

 ,

detta zero assoluto. Tutti i gas reali si liquefanno prima di giungere a tale temperatura: a   l'azoto, a   l'idrogeno. L'elio liquefà a   e segue la legge di Gay-Lussac più o meno fino a quella temperatura.

La prima legge di Gay Lussac è sperimentalmente verificata per pressioni non troppo elevate e per temperature non troppo prossime a quella di liquefazione del gas, ovvero quando il gas si comporta quasi come un gas ideale. In tal senso, essa è una "legge limite", essendo vera solo per condizioni che si avvicinano alla condizione (limite) di un gas ideale (al quale si avvicinano tutti i gas a pressioni molto basse e temperature molto alte).

NoteModifica

  1. ^ (FR) Antoine Laurent de Lavoisier e Louis-Bernard Guyton de Morveau, Annales de chimie ou Recueil de mémoires concernant la chimie et les arts qui en dépendent, chez Joseph de Boffe. URL consultato il 6 febbraio 2016.
  2. ^ Silvestroni, p. 163.

BibliografiaModifica

  • Paolo Silvestroni, Fondamenti di chimica, 10ª ed., CEA, 1996, ISBN 88-408-0998-8.
  • Sergio Rosati, Fisica Generale, Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 1978, ISBN 8840808019

Voci correlateModifica

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