Calcolatore Leggi dei Gas
Calcola le proprietà dei gas utilizzando le varie leggi dei gas
Legge dei Gas Ideali: PV = nRT
Calcola una qualsiasi variabile date le altre tre
Legge di Boyle: P₁V₁ = P₂V₂
Temperatura e moli costanti
Stato Iniziale
Stato Finale
I campi di input per la legge selezionata appariranno qui
Risultato
Passaggi del Calcolo
Proprietà del Gas
Condizioni Standard (STP)
• Temperatura: 273,15 K (0°C)
• Pressione: 1 atm (101,325 kPa)
• Volume Molare: 22,414 L/mol
• R = 0,08206 L·atm/(mol·K)
Panoramica delle Leggi dei Gas
Legge dei Gas Ideali
PV = nRT
Mette in relazione pressione, volume, temperatura e quantità di gas. Valida per i gas ideali a bassa pressione e alta temperatura.
R = 0,08206 L·atm/(mol·K) = 8,314 J/(mol·K) = 62,36 L·mmHg/(mol·K)
Legge di Boyle
P₁V₁ = P₂V₂ (T e n costanti)
A temperatura costante, pressione e volume sono inversamente proporzionali. Raddoppiando la pressione si dimezza il volume.
Legge di Charles
V₁/T₁ = V₂/T₂ (P e n costanti)
A pressione costante, volume e temperatura sono direttamente proporzionali. La temperatura deve essere in Kelvin.
Legge di Gay-Lussac
P₁/T₁ = P₂/T₂ (V e n costanti)
A volume costante, pressione e temperatura sono direttamente proporzionali.
Legge Combinata dei Gas
(P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂ (n costante)
Combina le leggi di Boyle, Charles e Gay-Lussac. Utile quando pressione, volume e temperatura cambiano tutti.
Legge di Avogadro
V₁/n₁ = V₂/n₂ (P e T costanti)
A temperatura e pressione costanti, il volume è direttamente proporzionale alle moli. Volumi uguali contengono un numero uguale di molecole.
Problemi di Esempio
Esempio 1: Legge dei Gas Ideali
Problema: Quale volume occupano 2,0 moli di gas a 1,0 atm e 273,15 K?
Soluzione:
PV = nRT
V = nRT/P
V = (2,0 mol)(0,08206 L·atm/mol·K)(273,15 K) / (1,0 atm)
V = 44,8 L
Esempio 2: Legge di Boyle
Problema: Un gas occupa 5,0 L a 2,0 atm. Quale volume occuperà a 1,0 atm?
Soluzione:
P₁V₁ = P₂V₂
V₂ = P₁V₁/P₂
V₂ = (2,0 atm)(5,0 L) / (1,0 atm)
V₂ = 10,0 L
Esempio 3: Legge di Charles
Problema: Un palloncino ha un volume di 2,0 L a 300 K. Quale sarà il suo volume a 400 K?
Soluzione:
V₁/T₁ = V₂/T₂
V₂ = V₁T₂/T₁
V₂ = (2,0 L)(400 K) / (300 K)
V₂ = 2,67 L
Conversioni di Unità Comuni
Pressione
- • 1 atm = 101.325 Pa = 101,325 kPa
- • 1 atm = 760 mmHg = 760 torr
- • 1 atm = 1,01325 bar
- • 1 atm = 14,696 psi
Volume
- • 1 L = 1000 mL = 1 dm³
- • 1 L = 0,001 m³
- • 1 mL = 1 cm³
- • 1 m³ = 1000 L
Temperatura
- • K = °C + 273,15
- • °C = K - 273,15
- • °F = (9/5)°C + 32
- • °C = (5/9)(°F - 32)
Costante dei Gas (R)
- • 0,08206 L·atm/(mol·K)
- • 8,314 J/(mol·K)
- • 8,314 kPa·L/(mol·K)
- • 62,36 L·mmHg/(mol·K)
Applicazioni nel Mondo Reale
1. Immersioni Subacquee
La legge di Boyle spiega perché i subacquei devono risalire lentamente. Quando la pressione diminuisce, il gas si espande. Una risalita rapida può causare la malattia da decompressione.
2. Mongolfiere
La legge di Charles spiega il funzionamento delle mongolfiere. Il riscaldamento dell'aria causa l'espansione, diminuendo la densità e creando portanza.
3. Pressione dei Pneumatici
La legge di Gay-Lussac spiega perché la pressione dei pneumatici aumenta in estate e diminuisce in inverno. La pressione è direttamente proporzionale alla temperatura.
4. Sistema Respiratorio
La legge di Boyle governa la respirazione. L'espansione del diaframma aumenta il volume polmonare, diminuendo la pressione e aspirando l'aria.
5. Processi Industriali
Le leggi dei gas sono essenziali nell'ingegneria chimica per la progettazione dei reattori, lo stoccaggio dei gas e l'ottimizzazione dei processi.
Riferimenti
I calcoli delle leggi dei gas sono basati sui principi fondamentali della chimica fisica provenienti da fonti autorevoli:
Nota: Questi calcoli assumono un comportamento del gas ideale. I gas reali deviano dal comportamento ideale ad alte pressioni e basse temperature. Per calcoli precisi con gas reali, utilizzare l'equazione di van der Waals o altre equazioni di stato. Utilizzare sempre la temperatura assoluta (Kelvin) nei calcoli delle leggi dei gas.
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