Introduzione

Nel capitolo di apertura della sezione della Termologia,abbiamo esaminato alcuni concetti preliminarei quali: la differenza tra temperatura e calore, le scale termometriche, la dilatazione termica lineare, dei solidi e dei liquidi nonchè la dilatazione termica dei gas.

In questa serie di articoli esamineremo le proprietà dei c.d. gas perfetti ossia qui gas che si comportano esattamente come prevedono le leggi di Boyle e di di Gay-Lussac. Alla fine si farà cenno a alla legge di Avogadro.

Iniziamo con la legge di Boyle, dal nome del chimico irlandese Robert Boyle, vissuto dal 1627 al 1691.

La legge di Boyle

Le grandezze che esprimono le proprietà dei gas sono tre: volume, pressione e temperatura. Per comprendere le relazioni che intercorreno tra queste, si realizzano vari esperimenti in cui si tiene fissa una di queste grandezze e si osserva come si comporta il gas quando lasciamo variare il valore di un’altra; a quel punto si osserva come cambia il valore della terza grandezza.

Supponiamo di mantere costante la grandezza della temperatura. Il volume di una data massa di gas non è sempre lo stesso ma varia e vaia nella misura determinata dalla temperatura (che abbiamo supposto costante in questo esempio) e dalla pressione.

Ebbene, quando la temperatura è costante la pressione aumenta ed il volume del gas diminuisce. Questa relazione che la relazione che sussiste tra il volume e la pressione è data dalla legge di Boyle che afferma:

il volume occupato da una data massa di gas, tenuta a temperatura costante, è inversamente proporzionale alla pressione.

E’ intuibile che se la pressione aumenta, il volume del gas si dimezza;allo stesso modo se la pressione triplica, il volume diventa 1/3 (un terzo) e così via.

Formula e Grafico

Se indichiamo con p la pressione e con v il volume, la legge di Boyle si esprime con la seguente formula:

p = costante/V

Graficamente, la curva della legge di Boyle è una iperbole:

Grafico legge di Boyle: iperbole.

L’esperimento di verifica

Nella sezione “fisica sperimentale” abbiamo dedicato un articolo in cui si realizza un esperimento che verifica la legge di Boyle: Legge di Boyle: esperimento che la verifica.