Prima legge di Gay-Lussac
La prima legge di Gay-Lussac, detta anche prima legge di Volta - 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.
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.
Indice
Formulazione matematica e conseguenze fisicheModifica
Indicando con il volume di una quantità fissata di gas alla temperatura di e con il suo volume alla temperatura Celsius , la legge è espressa matematicamente dalla relazione:[2]
Il parametro α è detto coefficiente di dilatazione termica ed ha le dimensioni dell'inverso della temperatura perché il prodotto α t è adimensionale.
Per un gas ideale α vale circa 3,663 · 10−3 °C−1, pari a circa 1/273 °C−1.
Raccogliendo a fattor comune la costante α si ottiene:
Quindi, se T 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 −196 °C l'azoto, a −253 °C l'idrogeno. L'elio liquefa a −269 °C 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
- ^ (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.
- ^ 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
Collegamenti esterniModifica
- La legge isobara dei gas ( legge di Gay-Lussac ), su itchiavari.org.
- Animazione gas ideali: aumentando la temperatura (cursore a sinistra) a pressione fissata, si può vedere l'aumento del volume del gas ideale.
