Quando abbiamo studiato la legge dei gas ideali, abbiamo visto che i gas sono composti da un'immensa quantità di atomi e molecole. Queste molecole (o atomi) sono in costante movimento e il loro movimento dipende sostanzialmente dalle leggi della cinematica. La caratterizzazione della legge dei gas ideali è data dalla seguente equazione:
PV = nRT
In questa espressione che usiamo per caratterizzare un gas ideale, usiamo la quantità di gas espressa in moli, cioè la massa divisa per la massa molecolare. Per trovare la massa totale di qualsiasi gas, che corrisponde al numero (n) di moli di molecole, moltiplichiamo questo numero per la massa molare del gas.
Facciamo un semplice esempio: 1 mole di atomi di carbonio ha una massa di 12 grammi: la molecola d'acqua, composto da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, ha massa molecolare M = (2 x 1) + 16 = 18 g/mol.
Possiamo esprimere la legge dei gas ideali in funzione della densità. In questo modo possiamo calcolare la variazione di densità di un gas al variare della pressione o della temperatura, senza preoccuparci del volume. Secondo l'equazione della legge dei gas sopra, possiamo riscriverla come segue:
Nell'equazione sopra, notiamo che n/V è il numero di moli di atomi o molecole per unità di volume. Quindi, per trovare la densità, moltiplichiamo semplicemente n/V per la massa molecolare M del gas in questione. Pertanto, moltiplicando entrambi i membri dell'equazione per la massa molare del gas, otteniamo:
Che dice che la densità assoluta di un gas è direttamente proporzionale alla massa molecolare e la pressione è inversamente proporzionale alla temperatura.
Ricorda se:
1 mol = 6,02 x 1023 molecole
La massa molecolare è la massa di 1 mole di molecole
1 mole di gas in CNTP* (0ºC 1atm) occupa 22,4 litri.
*CNTP - condizioni di temperatura e pressione normali
di Domitiano Marchesi
Laureato in Fisica
Squadra scolastica brasiliana
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-densidade-lei-dos-gases-ideais.htm