Le sostanze allo stato gassoso sono caratterizzate da una notevole uniformità di comportamento, indipendente dalla loro natura. Il comportamento di un gas può essere infatti descritto con ottima approssimazione attraverso una semplice relazione, l'equazione generale di stato dei gas ideali, che collega fra loro i parametri tipici dello stato gassoso –pressione (P), volume (V), temperatura (T), detti funzioni di stato– e il numero di molecole che compongono il gas:
T è la temperatura assoluta in Kelvin: T (K) = t (°C) + 273.15
Il valore e le dimensioni di R dipendono dall'unità di misura scelta per P:
se atm, R = 0.082 atm⋅litro/(mol⋅K)
se Pascal, R = 8.314 Joule/(mol⋅K)
L'equazione di stato ha validità assoluta solo per i gas ideali.
Il comportamento di un gas reale si avvicina tanto più al comportamento descritto da questa equazione, quanto più il gas è rarefatto, ovvero in condizioni di bassa pressione e alta temperatura.
L'equazione generale deriva dalla riunione in un'unica espressione di tre leggi sperimentali fondamentali:
Legge di Boyle. A temperatura costante, il prodotto PV è costante.
Ovvero, P è inversamente proporzionale a V.
Legge di Charles e Gay-Lussac. Può essere formulata semplicemente come segue:
A pressione costante, il volume di un gas varia in maniera direttamente proporzionale con la temperatura assoluta.
A volume costante, la pressione di un gas varia in maniera direttamente proporzionale con la temperatura assoluta.
Principio di Avogadro. "Volumi eguali di gas nelle stesse condizioni di temperatura e di pressione contengono lo stesso numero di molecole".
In sostanza, per il principio di Avogadro, il volume occupato da 1 mole di un qualsiasi gas, il volume molare, deve essere lo stesso a prescindere dalla composizione del gas.
Sperimentalmente è stato determinato che 1 mole di gas in condizioni standard (0°C e 1 atm) occupa un volume di 22.414 litri, detto appunto volume molare. In questo volume sono contenute un numero di Avogadro (N = 6.022 x 1023) di molecole del gas.
A) raddoppiando la pressione, si raddoppia il volume
B) dimezzando la pressione, il volume si quadruplica
C) aumentando il volume, la pressione resta costante
D) triplicando il volume, la pressione diventa la terza parte
E) triplicando il volume, la pressione diventa la nona parte
A) 4
B) 8
C) 10
D) 11
E) 16
A) hanno la stessa massa
B) contengono lo stesso numero di atomi
C) contengono lo stesso numero di molecole
D) hanno la stessa densità
E) hanno masse che stanno in rapporto 1:2
Sono posti in termini di logica, per cui non è strettamente necessaria la conoscenza della chimica, ma è sufficiente l'italica capacità di arrangiarsi, ovvero la mortificazione di ogni cultura e conoscenza.