Cos'è lo stato gassoso:
Uno stato gassoso è chiamato stato della materia che consiste nel raggruppamento di atomi e molecole con poca forza di attrazione tra loro o in espansione, il che significa che non possono essere totalmente uniti.
La materia allo stato gassoso si chiama gas. La parola gas deriva dalla voce latina addio che significa "caos". Fu coniato dal chimico Jan Baptista van Helmont nel XVII secolo.
Lo stato gassoso è uno degli stati di aggregazione della materia, insieme agli stati liquido, solido, plasma e di Bose-Einstein.
Acqua in fase di evaporazione o bollitura.
Alcuni esempi di materia allo stato gassoso sono:
- ossigeno gassoso (O2);
- anidride carbonica (CO2);
- gas naturale (usato come combustibile);
- gas nobili come l'elio (He); argo (Ar); neon (Ne); cripto (Kr); xeno (Xe), radon (Rn) e oganeson (Og).
- azoto (N2);
- vapore acqueo.
L'acqua è l'unico elemento che si può trovare in tutti gli stati di aggregazione della materia in modo naturale (solido, liquido e gassoso).
Caratteristiche dello stato gassoso
Diversi gas nei loro contenitori.
Allo stato gassoso, l'energia di separazione tra molecole e atomi supera la forza di attrazione tra di loro, che dà origine a una serie di caratteristiche o proprietà dei gas.
- I gas contengono meno particelle dei liquidi e dei solidi.
- Le particelle sono ampiamente separate l'una dall'altra, quindi la loro interazione è scarsa.
- Le particelle sono in movimento costante e disordinato.
- I gas non hanno forma o volume definiti.
- Quando ci sono collisioni tra particelle, cambiano direzione e velocità in modo caotico, il che aumenta la loro distanza e il volume del gas.
- La maggior parte dei gas è immateriale, incolore e insapore.
- I gas possono occupare tutto il volume che hanno a disposizione.
- I gas possono essere compressi nella forma del loro contenitore.
Cambiamenti di stato della materia gassosa
Cambiamenti di stato della materia gassosa. Notare anche la separazione tra le particelle secondo lo stato della materia.
Secondo le variabili di temperatura e pressione, i processi di trasformazione della materia possono essere generati da uno stato di aggregazione o da un altro. I cambiamenti della materia che coinvolgono lo stato gassoso sono i seguenti:
Condensazione o liquefazione
È il passaggio dallo stato gassoso allo stato liquido. Si verifica quando un gas è sottoposto a un calo di temperatura, che riduce il movimento delle particelle e le incoraggia a contrarsi insieme fino a diventare liquide. Possiamo segnalare due esempi quotidiani con l'acqua: 1) quando le nuvole si trasformano in precipitazioni. 2) quando un bicchiere con una bevanda fredda produce gocce d'acqua all'esterno condensando l'aria calda dall'atmosfera.
Evaporazione o ebollizione
È la trasformazione dallo stato liquido allo stato gassoso. Si verifica quando un liquido viene sottoposto ad un aumento di temperatura fino a raggiungere il punto di ebollizione. Un esempio può essere visto quando l'acqua bolle nella padella fino a quando non evapora.
sublimazione
È il passaggio dallo stato solido allo stato gassoso senza dover passare per lo stato liquido. La sublimazione avviene grazie a temperature così estreme da non permettere la formazione di liquidi. Un esempio di sublimazione si trova nel ghiaccio secco che viene rilasciato in vapore senza passare allo stato liquido.
Sublimazione o deposizione inversa
È il passaggio dallo stato solido allo stato gassoso senza dover passare per lo stato liquido. Un esempio di sublimazione inversa è l'accumulo di brina sul terreno.
Fattori che influenzano i gas
Quando l'aria (gas) all'interno del pallone viene riscaldata, aumenta di volume e quindi sale.
Il comportamento dei gas è influenzato dalle seguenti variabili:
- Volume (V): è lo spazio occupato dalla materia gassosa, misurato in litri (L). Il gas avrà un volume maggiore o minore a seconda della separazione tra le particelle e dello spazio disponibile per espandersi.
- Pressione (P): è la forza applicata per area. La pressione deriva dal peso dell'aria, quindi più un gas sale, minore è la pressione che subisce a causa della minore quantità d'aria. Nel caso dei gas, la pressione si misura in atmosfere (atm).
- Temperatura (T): è la misura dell'energia cinetica prodotta tra le particelle di gas, misurata in unità Kelvin (K). Se un corpo di materia freddo si avvicina a uno caldo, il corpo freddo aumenterà la sua temperatura.
Questi fattori sono a loro volta legati ad altri elementi inerenti ai gas quali:
- Quantità: è la quantità di massa di materia gassosa e si misura in moli (n).
- Densità: si riferisce al rapporto che c'è tra volume e peso.
- Stati del materiale.
- Condensazione
- Evaporazione
Leggi dei gas o leggi dello stato gassoso
Le leggi dei gas sono chiamate modelli interpretativi che descrivono la relazione tra le diverse variabili che influenzano il comportamento dei gas (temperatura, pressione, quantità e volume). Esistono quattro leggi sui gas, ciascuna incentrata su aspetti diversi dei gas. Questi sono conosciuti come:
- Legge di Boyle: si occupa della relazione tra pressione e volume.
- Carlo Legge: stabilisce la relazione tra temperatura e volume.
- Legge Gay-Lussac: studiare la relazione tra pressione e temperatura.
- Legge di Avogadro: Discutere la relazione tra volume e numero di moli.
La combinazione di queste quattro leggi dà origine alla legge dei gas ideali.
Legge dei gas perfetti
I gas ideali sono quelli le cui particelle non hanno né attrazione né repulsione, cioè non ci sono forze intermolecolari attrattive. I gas ideali sono così chiamati perché in realtà sono un'ipotesi teorica.
La legge dei gas perfetti è rappresentata dalla seguente formula:
PV = nRT = NkT
dove:
- P: pressione
- V: volume
- n: numero di moli
- R: costante universale del gas (8.3145 J / mol k)
- N: Numero di molecole
- k: costante di Boltzmann (8.617385 x 10-5eV/k)
- T: temperatura
La legge dei gas ideali mette in relazione contemporaneamente pressione, volume, temperatura e massa di un gas in condizioni standard.
