Una trasformazione isobarica si verifica quando il gas è a pressione costante. Ad esempio, se eseguita in un ambiente aperto, la trasformazione sarà isobarica in quanto la pressione sarà quella atmosferica che non cambierà.
In questo caso, la temperatura e il volume variano. Due eminenti scienziati hanno studiato come avviene questa variazione nelle trasformazioni isobariche. Il primo a mettere in relazione il volume e la temperatura dei gas fu Jacques Charles (1746-1823), nel 1787, e poi, nell'anno 1802, Joseph Gay-Lussac (1778-1850) quantificava questa relazione.
Così, è emersa una legge che spiega le trasformazioni isobariche dei gas, che divenne nota come legge di Charles/Gay-Lussac. Si afferma come segue:
"In un sistema a pressione costante, il volume di una massa fissa di un gas è direttamente proporzionale alla temperatura."
Ciò significa che se raddoppiamo la temperatura, raddoppierà anche il volume occupato dal gas. D'altra parte, se diminuiamo la temperatura, anche il volume del gas diminuirà nella stessa proporzione.
Questo può essere visto in un esperimento molto semplice. Se mettiamo un palloncino nel collo di una bottiglia, verrà intrappolata una massa d'aria fissa. Se immergiamo questa bottiglia in una ciotola di acqua ghiacciata, il palloncino si sgonfia. Ora, se lo mettiamo in una ciotola di acqua calda, il palloncino si riempirà.
Questo perché all'aumentare della temperatura, aumenta l'energia cinetica delle molecole di gas e aumenta anche la velocità con cui si muovono. Pertanto, il gas si espande, aumentando il volume che occupa e il palloncino si gonfia. Il contrario avviene quando abbassiamo la temperatura, mettendola in acqua fredda.
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Questa relazione tra temperatura e volume nelle trasformazioni isobariche è data dalla seguente relazione:
V = k
T
"k" è una costante, come si può vedere nel grafico seguente:
Nota che il rapporto V/T dà sempre una costante:
_V_ =_2V_ = _4V_
100 200 400
Quindi, possiamo stabilire la seguente relazione per le trasformazioni isobariche:
Viniziale = VFinale
Tiniziale TFinale
Ciò significa che quando c'è un cambiamento nella temperatura del gas a pressione costante, possiamo trovare il suo volume usando questa espressione matematica. È vero anche il contrario, conoscendo il volume del gas, scopriamo a che temperatura si trova. Vedi un esempio:
"Una massa gassosa occupa un volume di 800 cm3 a -23°C, ad una data pressione. Qual è la temperatura registrata quando la massa gassosa, alla stessa pressione, occupa un volume di 1,6 L?"
Risoluzione:
Dati:
Viniziale = 800 cm3
Tiniziale = -23 ºC, aggiungendo a 273 abbiamo 250 K (Kelvin)
VFinale = 1,6 L
TFinale = ?
* Per prima cosa dobbiamo lasciare il volume sulla stessa unità. È noto che 1 dm3 equivale a 1 litro. come 1 dm3 è uguale a 1000 cm3, risulta che 1 litro = 1 000 cm3:
1 litro 1000 cm3
x 800 cm3
x = 0,8 L
* Ora sostituiamo i valori della formula e troviamo il valore della temperatura finale:
Viniziale = VFinale
Tiniziale TFinale
0,8_ = 1,6
250 TFinale
0,8 TFinale = 250. 1,6
TFinale = 400
0,8
TFinale = 500K
* Passando alla scala Celsius, abbiamo:
T (K) = T (°C) + 273
500 = T (°C) + 273
T (°C) = 500 - 273
T (°C) = 227°C
di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica
Vorresti fare riferimento a questo testo in un lavoro scolastico o accademico? Guarda:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Trasformazione Isobarica"; Brasile Scuola. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isobarica.htm. Consultato il 27 giugno 2021.
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Chimica
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