5.3 Dilatazione termica dei gas

I gas, mantenuti a pressione costante, aumentano di volume, seguendo la stessa legge di dilatazione dei solidi e dei liquidi: V_t=V₀ (1+αt) dove V₀ e V_t sono rispettivamente il volume di una determinata massa di gas a 0°C e a t°C. Questa legge di dilatazione a pressione costante dei gas prende anche il nome di I^a Legge di Gay-Lussac e vale per tutti i gas , purché siano rarefatti e lontani dal loro punto di liquefazione.
Mentre per i solidi e i liquidi γ dipende dalla sostanza considerata, per tutti i gas nelle condizioni suddette α è lo stesso: α =1/273°C.
Per questo motivo vengono utilizzati i termometri a gas.
Nel Sistema Internazionale la temperatura si misura in gradi Kelvin (K), che ha un valore uguale al grado centigrado (°C), ma lo zero 0K=-273°C. Quindi T=t+273.
la temperatura T così definita si chiama temperatura assoluta e 0K è lo zero assoluto.
La legge di Gay-Lussac si può così esprimere più semplicemente, utilizzando la temperatura assoluta T.
V_t=V₀ (1+α t)
V_t/V_o=1+t/273=(273+t)/273=T/T₀
In una trasformazione a pressione costante il volume del gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta.
Ritorneremo su questo argomento nel Cap.12.1.
Questo fatto è già noto fin dalla scuola elementare. Vi ricordate l’esperienza della bottiglia, al collo della quale era stato infilato e legato strettamente l’imboccatura di un palloncino di gomma?
Inizialmente il palloncino era floscio, poi l’insegnante lo metteva vicino ad una sorgente di calore, per esempio su un radiatore termico. Il palloncino si gonfiava e questo significava che il volume dell’aria contenuta nella bottiglia aumentava. La pressione dell’aria rimaneva costante, sempre uguale alla pressione esterna.