La legge di Charles

Servizio a cura di: Mario Colabella

Argomento precedente:            LA LEGGE DI BOYLE E MARIOTTE 

… Salì sull'autobus quasi vuoto, dai finestrini aperti penetrava aria fresca ed egli avvertiva un senso di benessere. Ad ogni fermata però saliva gente e l'autobus si riempì ben presto; la piacevole sensazione di frescura sparì e prese posto una soffocante percezione di caldo e di mancanza di spazio … era sudato, non poteva muoversi, decise che sarebbe sceso alla prossima fermata …

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L'esperienza del nostro eroe può essere utilizzata come esempio per analizzare l'argomento attuale: l'autobus può essere paragonato alla nostra bombola e i passeggeri all'aria in essa contenuta.

L'aumento del numero di passeggeri rappresenterà per noi l'aumento della quantità d'aria e la sensazione di costrizione provocata dall'affollamento sarà assimilata all'aumento di pressione del miscuglio gassoso.

I passeggeri man mano che aumentano stanno sempre più stretti e conseguentemente avvertono sempre più caldo, analogamente nella nostra bombola all'aumento di pressione corrisponderà un aumento di temperatura dell'aeriforme.

Questo fenomeno è più correttamente esposto dalla Legge di Charles (conosciuta anche come Legge di Gay Lussac) che può essere così descritta: 

A volume costante, la variazione della pressione di una massa di gas è direttamente proporzionale alla variazione della sua temperatura.

Nell'argomento precedente (Legge di Boyle e Mariotte) abbiamo visto la relazione che intercorre tra la pressione ed il volume di un gas mentre ora abbiamo valutato quella che esiste tra pressione e temperatura.

Senza voler analizzare, per motivi pratici, le differenze che esistono tra gas perfetti e gas reali, in un discorso più generale, possiamo affermare che tra i tre parametri c'è una costante interconnessione e che i gas rispettano la relazione:

P V
     
——— = K
T

Dove:

P = pressione
V = volume
T = temperatura assoluta
K = costante

Ciò significa che la variazione di uno dei parametri comporterà necessariamente la variazione di un altro o entrambi i parametri restanti.

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Parliamo un po’ di aspetti pratici: caricando una bombola, per i motivi legati a quanto sostenuto, avremo un riscaldamento della stessa ed è appunto per limitare questo fenomeno che il gestore della ricarica la riempirà tenendola immersa in una vasca d'acqua. Il successivo calo di temperatura, durante il trasporto, comporterà inevitabilmente un calo di pressione.

Analogamente, potremo leggere sul manometro variazioni di pressione tenendo la bombola esposta al sole e poi mettendola in acqua prima di iniziare l'immersione.

Un altro caso tipico è dato dalla condensa che si forma sulla rubinetteria e sulle pareti esterne ed interne della bombola quando la scarichiamo velocemente, infatti, il repentino e consistente calo di pressione provoca un altrettanto consistente e rapido calo di temperatura con conseguente formazione di condensa.
Tale situazione è da evitare al massimo in quanto la condensa formatasi all'interno della bombola non potrà essere eliminata se non in fase di manutenzione ed arrecherà pertanto danni anche gravi, provocando la corrosione del metallo.

 

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Mario Colabella

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