Trasformazioni Termodinamiche dei Gas

Supponiamo di avere un sistema costituito da un cilindro chiuso in sommità da un pistone al cui interno è contenuto un gas.

Il pistone può scorrere all’interno del cilindro applicando una forza ad esso (rappresentata dai pesi che possono essere aggiunti o tolti).

Del gas possiamo conoscere e misurare la temperatura, la pressione ed il volume.

Il cilindro è posto sopra una piastra attraverso la quale è possibile fornire o sottrarre calore al gas.

Siamo interessati a conoscere le trasformazioni che subisce il gas in termini di pressione P, temperatura T e volume V: solitamente si parte da uno stato iniziale caratterizzato da P1, T1, e V1; il sistema è sottoposto alla variazione di una o più di queste quantità, e vogliamo trovare le leggi che governano tali trasformazioni.

Le tre variabili P, T e V, chiamate variabili di stato del gas, sono legate fra di loro, per cui modificando una di esse, le altre due variano automaticamente le loro quantità.

Ad esempio se al sistema rappresentato in figura, fornisco calore Q attraverso la piastra riscaldante sottostante, si può rilevare un aumento di temperatura del gas ed un aumento del suo volume.

 

Rappresentazione grafica delle trasformazioni dei gas

Le trasformazioni dei gas vengono rappresentate in un piano cartesiano in cui in ascissa mettiamo il volume V e nelle ordinate mettiamo i valori della pressione p.

Lo stato iniziale del gas è rappresentato da un punto A sul piano:

Lo stato iniziale del gas in a è caratterizzato da precisi valori di temperatura, pressione e volume: T1, p1, V1.

A questo punto sottoponiamo il gas ad una trasformazione che in generale modifica i valori di p, T, V: nel grafico la trasformazione è rappresentata dal segmento (in verde) fino a raggiungere il punto B caratterizzato dalle seguenti variabili di stato: T2, p2, V2.

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