Video su Termodinamica

La legge di Boyle e le leggi di Gay-Lussac: le trasformazioni termodinamiche

A differenza di quanto accade nella dinamica, il comportamento di un fluido non può essere descritto puntualmente: sarebbe impensabile potere trarre conseguenze di carattere sperimentale indicando posizioni e velocità di ogni molecola di un gas. Invece, è più utile considerare grandezze macroscopiche,  che descrivono il comportamento complessivo di un gas: la pressione pp, il volume VV e la temperatura TT. Una terna di questo tipo descrive le coordinate termodinamiche del gas.

Se il gas subisce una trasformazione termodinamica, per definizione, le sue coordinate termodinamiche cambiano. A seconda della trasformazione seguita, pressione, volume e temperatura del gas sono legati da precise equazioni. In questo video illustriamo le tre leggi che governano il comportamento di un gas sottoposto a trasformazioni termodinamiche:

  1. La legge di Boyle (o di Boyle-Mariotte) indica che a temperatura costante (cioè lungo trasformazioni isoterme) pressione e volume sono inversamente proporzionali, secondo l’equazionepV=costante p V = \text{costante}
  2. La prima legge di Gay-Lussac (o di Charles) è alla base della dilatazione termica, e afferma che a pressione costante (cioè lungo trasformazioni isobare) volume e temperatura sono direttamente proporzionali: ciò è riassunto dalla formulaVT=costante \frac{V}{T} = \text{costante}
  3. La seconda legge di Gay-Lussac sancisce che a volume costante (cioè lungo trasformazioni isocore) pressione e temperatura sono direttamente proporzionali, legati dal rapportopT=costante \frac{p}{T} = \text{costante}

È importante ribadire che il comportamento dei gas che ci circondano non segue esattamente queste relazioni, ma le approssima soltanto: un gas che segua esattamente queste tre leggi viene detto gas ideale.