Acqua, Gas & Termometri

[smemo89]

Ciao a tutti. Studiando la teoria di fisica riguardante la temperatura, non ho capito alcuni argomenti: Il comportamento anomalo dell'acqua, la dilatazione termica dei gas e la differenza tra il termometro al minimo e il termometro al massimo (so solo che quello al minimo ha un cilindro all'interno, mentre quello al massimo ha una strozzatura, ma il libro non ne parla). Sarei lieto che qualcuno, con pazienza e volontà, mi spiegasse in maniera molto semplice questi concetti. Vi ringrazio in anticipo per l'aiuto che mi offrirete. Grazie & Ciao.

[smemo89]

Allora?

[laura.todisco]

Pappa pronta?

In generale i corpi, riscaldandoli, si dilatano, cioè aumentano di volume. L'acqua fa eccezione in quanto, riscaldandola da 0°C a 4°C, diminuisce di volume, e viceversa. Questo fenomeno spiega perchè il ghiaccio galleggia, e ciò è estremamente importante per la vita sul nostro pianeta, perchè se il ghiaccio andasse a fondo, tutti i fiumi e tutti i mari sarebbero gradualmente congelati.

[laura.todisco]

Dilatazione termica dei gas:

Nei gas, differentemente dai solidi, non ha senso parlare di dilatazione poiché essi non hanno un volume proprio, ma occupano sempre tutto il recipiente che li contiene; per un gas devo sempre conoscere 3 grandezze: la temperatura, il volume e la pressione. Quando avviene un innalzamento di temperatura, nei gas le molecole di muovono più velocemente scontrandosi con il recipiente con più forza, provocano di conseguenza un aumento di pressione. Se riscaldiamo il gas in un recipiente chiuso ma non ermeticamente, cioè avente una parete mobile, si nota che la parete comincia a salire fino ad un certo punto aumentando così il volume del recipiente che racchiude il gas; si ha quindi nei gas un collegamento stretto tra volume e pressione.
In fisica e in termodinamica si usa generalmente l'approssimazione detta dei gas perfetti: il gas cioè viene considerato costituito da atomi puntiformi, che si muovono liberi da forze di attrazione o repulsione fra loro e le pareti del contenitore: questa approssimazione conduce a formulare la legge nota come equazione di stato dei gas perfetti, che descrive, in condizioni di equilibrio termodinamico, la relazione fra pressione, volume e temperatura del gas:
pV=nRT
dove P è la pressione, V il volume occupato dal gas, n il numero di moli del gas e R la costante universale dei gas perfetti.

Da questa legge ne discendono poi altre:

La legge di Boyle
Per una certa massa di gas a temperatura costante, il prodotto del volume del gas V per la sua pressione P è costante.

Cioè per una certa massa di gas a temperatura costante, le pressioni sono inversamente proporzionali ai volumi. La figura geometrica che ha per equazione l'espressione è una iperbole equilatera. La legge di Boyle è una legge limite vale cioè con buona approssimazione ma non in modo assoluto per tutti i gas. Un gas perfetto o gas ideale che segua perfettamente la legge di Boyle non esiste. Le deviazioni dal comportamento dei gas reali sono assai piccole per un gas che si trovi a bassa pressione e ad una temperatura lontana da quella di liquefazione. La trasformazione isoterma è quindi una variazione del volume e della pressione mantenendo costante la temperatura.

La prima legge di Gay Lussac
La seconda legge di Gay Lussac

Oltre alle leggi summenzionate, per i gas perfetti vale anche la legge di Avogadro: a pari condizioni di temperatura e pressione, se due gas occupano lo stesso volume allora hanno lo stesso numero di molecole.

[mircoFN]

@laura.todisco

mi complimento per la tua pazienza! Sottolineo però che si tratta di pappa pronta e quindi che si dovrebbe prima cercare sui libri di testo!

Solo un appunto: l'importanza del ghiaccio meno denso dell'acqua fredda per la vita deriva dal fatto che il ghiaccio si forma nella zona superficiale e non sul fondo. Se succedesse il contrario, i pesci dei paesi del nord in inverno non sapreppero più cosa mangiare.

ciao

[smemo89]

Grazie. A dire la verità nel capitolo che stavo studiando ieri queste cose venivano solo accennate e quindi io volevo capire un pò di più, mentre oggi a scuola ho visto che nel capitolo successivo che dovremmo portare per la prossima volta vi è un approfondimento di questi concetti. Sicuramente la spiegazione di laura.todisco mi servirà tantissimo, in quanto è fatta da una esperta in materia. Grazie & Ciao.