Generalità
Proprietà dell'aria
L'aria è il fluido utilizzato nei circuiti pneumatici per poter trasferire la forza da una sorgente al punto di applicazione. L'aria è costituita principalmente da azoto (79%), ossigeno (19%), e per il restante anidride carbonica, vapore acqueo e altri gas. E' un fluido comprimibile ed ha una densità di circa 1,3 kg ogni metro cubo.
I legge di Gay Lussac (isobara)
Quando si parla di isobara si fa riferimento ad un sistema la cui pressione è costante. Se un fluido è conservato a pressione costante anche il rapporto tra volume e temperatura è costante, e questo valore non cambia durante tutta la trasformazione.
In un piano cartesiano viene rappresentata con una linea orizzontale quindi con pressione costante.
II legge di Gay Lussac (isocora)
Quando si parla di isobara si fa riferimento ad un sistema il cui volume è costante. Se un fluido è conservato a volume costante anche il rapporto tra pressione e temperatura è costante, e questo valore non cambia durante tutta la trasformazione.
In un piano cartesiano viene rappresentata con una linea verticale quindi con volume costante.
Legge di Boyle (isoterma)
Quando si parla di isoterma si fa riferimento ad un sistema la cui temperatura è costante. Se un fluido è conservato a temperatura costante anche il prodotto tra pressione e volume è costante, e questo valore non cambia durante tutta la trasformazione.
In un piano cartesiano viene rappresentata con una curva la quale rappresenta la temperatura costante.
Equazione di stato dei gas perfetti
Prima di analizzare l'equazione è bene chiarire cosa si intende per gas perfetto. Considerando che all'interno dell'aria ci sono miliardi di molecole in movimento e che queste interagiscono tra loro urtando una contro l'altra scambiandosi energia, calore e cambiando direzione, per semplicità si considera il gas come se ci fosse una sola molecola a distanza infinita dalle altre. In questo modo è possibile semplificare lo studio del gas.
la legge dei gas perfetti mette in relazione le grandezze pressione (P), volume (V), Temperatura (T) e costante universale dei gas (R).
P V = m R T
Esercizi
Esercizio 1
Alla pressione di 1 bar un gas occupa un volume di 2 L. Mantenendo costante la temperatura la pressione del gas viene aumentata fino a 3 bar. Calcolare il nuovo volume occupato dal gas.
Esercizio 2
Una massa di aria occupa un volume di 10 litri alla temperatura di 20°C. Calcola il volume del gas se viene scaldato a pressione costante fino alla temperatura di 100 °C
Esercizio 3
Una massa di aria occupa un volume di 10 litri alla pressione di 3 bar. Calcola il volume del gas se viene compresso a Temperatura costante fino alla pressione di 80000 Pa.
Esercizio 4
Mantenendo costante la pressione, 10 L di gas metano vengono riscaldati alla temperatura da 11°C alla temperatura di 44 °C. Qual è il volume finale del gas?
Esercizio 5
Alla temperatura di 18°C un gas occupa il volume di 0.8 L. A pressione costante il gas viene raffreddato sino alla temperatura di -20°C. Calcolare il nuovo volume del gas in ml.
Esercizio 6
Una bombola riempita di elio a 15 atm viene raffreddata da 20°C a -30°C. Determinare la pressione finale del gas in Pascal assumendo che il volume rimanga costante
Esercizio 7
In un recipiente alla pressione di 5 atm sono contenuti 40 g di aria alla temperatura di 80°C. quanto vale il volume del recipiente?