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Fisica classica/Gas ideali e reali: differenze tra le versioni

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Trasformazioni termodinamiche]]
==Gas ideali==
Un gas si definisce perfetto o ideale se la sua [[w:Equazione_di_stato|equazione di stato]] cioè l'equazione che definisce lo stato del sistema è semplicemente:
cioè l'equazione che definisce lo stato del sistema è semplicemente:
 
:<math>pV=nRT\ </math>
 
Dove <math>T\ </math> è espresso in gradi <math>K\ </math> e <math>R=8.314\ \frac{J}{mol \cdot K}\ </math> viene detta [[w:Costante_universale_dei_gas|costante universale dei gas]], <math>n\ </math> è il numero di moli del gas. Un gas rispetta molto bene tale legge se la temperatura a cui si trova è molto maggiore della temperatura critica e la sua densità (o se si vuole la pressione) è di molto inferiore al valore critico. I gas principali <math>N_2\ </math> e <math>O_2\ </math> che fanno parte Nell'aria hanno una temperatura critica rispettivamente di <math>126\ K</math> e <math>155\ K</math> con pressioni critiche di <math>3.3\cdot 10^6\ Pa</math> e <math>5\cdot 10^6\ Pa</math>. Per questa ragione l'aria alla temperatura media della terra, se si trascura il vapore d'acqua, è un gas perfetto. L'acqua ha una temperatura critica di <math>647\ K</math> ed una pressione critica di <math>2.2\cdot 10^7\ Pa</math> e non può essere considerato un gas perfetto (la [[w:Nebbia|nebbia]] o la [[w:Pioggia|pioggia]] sono manifestazioni della non descrivibilità dell'acqua mediante l'equazione di stato dei gas perfetti).
Dove <math>T\ </math> è espresso in gradi <math>K\ </math> e <math>R=8.314\ J/mole K\ </math> viene detta [[w:Costante_universale_dei_gas|costante universale dei gas]], <math>n\ </math> è
il numero di moli del gas. Un gas rispetta molto bene tale legge se la temperatura a cui
si trova è molto maggiore della temperatura critica e la sua densità (o se si vuole la pressione) è di molto inferiore al valore critico. I gas principali <math>N_2\ </math> e <math>O_2\ </math> che fanno parte dell'aria hanno una temperatura critica rispettivamente di <math>126\ K</math> e <math>155\ K</math> con pressioni critiche di <math>3.3\cdot 10^6\ Pa</math> e <math>5\cdot 10^6\ Pa</math>. Per questa ragione l'aria alla
temperatura media della terra, se si trascura il vapore d'acqua, è un gas perfetto. L'acqua ha una temperatura critica di <math>647\ K</math>
ed una pressione critica di <math>2.2\cdot 10^7\ Pa</math> e non può essere considerato
un gas perfetto (la [[w:Nebbia|nebbia]] o la [[w:Pioggia|pioggia]] sono manifestazioni della non descrivibilità dell'acqua
mediante l'equazione di stato dei gas perfetti).
 
In realtà esistono delle condizioni microscopiche affinché un gas si comporti come una gas perfetto:
 
* Il volume proprio delle molecole, il cosiddetto covolume, sia trascurabile rispetto al volume del recipiente contenente il gas.
 
* La forza di attrazione tra le molecole sia trascurabile cosicché la energia potenziale di tale forza attrattiva sia trascurabile rispetto all'energia cinetica media.
 
In tali condizioni si trova sperimentalmente che mediamente ogni molecola del gas ha una energia cinetica media pari a:
 
:<math>\frac 12mv^2=\frac 32k_BT\ </math>
 
Dove <math>k_B=\frac{R/}{N_A}\ </math> è chiamata [[w:Costante_di_Boltzmann|costante di Boltzmann]]. la pressione non è data altro che dagli urti elastici che le molecole di gas esercitano sulle pareti del contenitore (lo vedremo più in dettaglio nel seguito.
La pressione non è data altro che dagli urti elastici che le molecole di gas esercitano sulle
pareti del contenitore (lo vedremo più in dettaglio nel seguito.
 
Un gas perfetto ha una compressibilità a temperatura costante maggiore di qualsiasi altra sostanza. Si definisce compressibilità la quantità, che ha le dimensioni di una pressione, pari a:
maggiore di qualsiasi altra sostanza. Si definisce compressibilità la quantità, che
ha le dimensioni di una pressione, pari a:
 
<math>\beta = -V \left. \frac {\partial p}{\partial V}\right|_{T}</math>
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