Trasformazioni dei gas: esercizi risolti.

Sappiamo che le trasformazioni gassose possono essere:
isocora

Trasformazione in cui il volume del gas rimane costante.

isotermico
Trasformazione in cui la temperatura rimane costante.

isobarico
Trasformazione in cui la pressione rimane costante.

Ora diamo un'occhiata ad alcune applicazioni di queste equazioni negli esercizi:
1) (FUVEST - SP) Un contenitore indeformabile, chiuso ermeticamente, contiene 10 litri di un gas perfetto a 30°C, sopportando una pressione di 2 atmosfere. La temperatura del gas viene aumentata fino a raggiungere i 60°C.
a) Calcolare la pressione finale del gas.
b) Disegnare il grafico della pressione in funzione della temperatura della trasformazione descritta.
Soluzione:
Lettera a)
Considerando che il volume del gas è costante, la trasformazione è isocora.
Così,

Sostituendo i valori forniti dal problema nell'equazione di trasformazione isocora, abbiamo:

Quindi, possiamo concludere che pressione e temperatura sono quantità direttamente proporzionali.
Lettera b)
Dalla risoluzione del punto precedente, possiamo tracciare il grafico della pressione in funzione della temperatura (pressione x temperatura).

2) (FAAP - SP) A 27ºC, un gas ideale occupa 500 cm3. Quale volume occuperà a -73ºC, essendo la trasformazione isobarica?
È risaputo che:
T₁ = 27ºC = 300 K
T₂ = -73°C = 200K
V₁ = 500 cm³
V₂ = ?
Dalla trasformazione isobarica dobbiamo:
, così:

Possiamo concludere che, per la trasformazione isobarica, volume e temperatura sono direttamente proporzionali.
3) (UNIMEP - SP) 15 litri di una data massa gassosa sono ad una pressione di 8,0 atm e ad una temperatura di 30°C. Quando subisce un'espansione isotermica, il suo volume diventa 20 litri. Quale sarà la nuova pressione del gas?
Dalla dichiarazione abbiamo:
V₁ = 15 litri
V₂ = 20 litri
P₁ = 8,0 atm
P₂ = ?
T = 30º C = 303 K (TEMPERATURA COSTANTE)
Utilizzando l'equazione di trasformazione isotermica, abbiamo:

Secondo la trasformazione isotermica, pressione e volume, in una trasformazione gassosa, sono grandezze inversamente proporzionali.
*Nota: Per risolvere problemi che coinvolgono le trasformazioni di gas, dobbiamo SEMPRE utilizzare la temperatura in scala assoluta (Kelvin).

di Kleber Cavalcante
Laureato in Fisica
Squadra scolastica brasiliana

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Trasformazioni di gas
Guarda come avviene ciascuna delle trasformazioni.

Termologia - Fisica - Brasile Scuola

Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/transformacoes-gasosas-exercicios-resolvidos.htm