Stato gassoso

Lo stato di aggregazione di una sostanza, solido, liquido o aeriforme, dipende, oltre che dal tipo e dall'intensità delle forze intermolecolari, dai valori che assumono la pressione P, la temperatura T ed il volume V. Per questo motivo tali grandezze sono dette variabili di stato.

Nello stato gassoso le distanze tra le molecole risultano molto elevate, poiché le particelle possiedono energia cinetica sufficiente a vincere le forze di attrazione intermolecolari e sono perciò in grado di separarsi. Il moto caotico delle particelle allo stato gassoso determina il fenomeno della diffusione, per il quale un gas occupa sempre tutto lo spazio a sua disposizione e presenta per questo motivo forma e volume del recipiente che lo contiene.

Il Volume è definito come la porzione di spazio occupata da un corpo. Esso viene misurato in m³ ed in chimica, più spesso in litri  (L).

La Temperatura misura la capacità di un corpo di dare sensazioni di caldo e freddo. Più precisamente essa è una misura dell'energia cinetica media delle particelle che costituiscono un corpo.

La temperatura si misura in

1) gradi centigradi o Celsius (°C)

2) gradi assoluti o kelvin (K)

3) gradi Fahreneit (°F).

La scala Celsius (t) è convenzionalmente costruita assegnando al ghiaccio fondente  la temperatura di 0 °C e all'acqua bollente la temperatura di 100 °C.

La scala delle temperature assolute (T) è costruita partendo dalla constatazione che la più bassa temperatura Celsius corrisponde a -273,15°C. Poiché non sono possibili temperature inferiori, tale valore rappresenta lo zero assoluto delle temperature.

La scala delle temperature assolute si ottiene quindi traslando l'origine della scala Celsius dagli 0°C a -273,15°C.

E' evidente quindi che per trasformare i gradi Celsius in gradi Kelvin è sufficiente utilizzare la seguente relazione di conversione

T = t + 273,15

Così, ad esempio, lo zero della scala Celsius corrisponde a 273,15 K, mentre l'acqua bolle a 373,15 K.

La temperatura determina la direzione del flusso di calore.

La Pressione si definisce come il rapporto tra una forza e la superficie sulla quale la forza agisce.

Le unità di misura della pressione sono molteplici. Le più utilizzate sono

a) chilogrammo su centimetro quadrato (kg/cm²)

b) atmosfera (atm). E' definita come la pressione esercitata dall'atmosfera terrestre sul livello del mare (slm), a 0°C, a 45° N, con un'umidità relativa pari allo 0% .

1 atm = 760 mm di Hg ( o torr) = 1,033 kg/cm²

c) pascal (Pa). Nel Sistema Internazionale SI è la forza esercitata da 1 N (newton) sulla superficie di m². ( 1 newton è la forza che, applicata alla massa di 1 kg produce un'accelerazione di 1 m/s²).

d) bar. Nel sistema cgs è la forza esercitata da 10⁶ dine su 1 cm². ( 1 dina è la forza che, applicata alla massa di 1 g produce un'accelerazione di 1 cm/s²).

1 atm = 1,013 Bar = 101.325 pascal

Si definiscono condizioni normali (c.n.) o standard  di temperatura e pressione (STP), la temperatura di 0 °C e la pressione di 1 atm.