Prima legge di Gay-Lussac
legge sperimentale che descrive l'espansione dei gas quando riscaldati Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
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La prima legge di Gay-Lussac, all'estero meglio nota come legge di Charles o come legge di Charles-Volta-Gay-Lussac (legge di trasformazione isobarica), afferma che in una trasformazione isobarica, ovvero in condizioni di pressione e quantità di sostanza costanti, il volume di un gas ideale è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta.
La legge prende il nome dal chimico-fisico francese Joseph Louis Gay-Lussac, che la formulò nel 1802, anche se il francese Jacques Charles aveva scoperto la legge una quindicina d'anni prima, senza tuttavia pubblicare i risultati delle sue ricerche[1], così come il fisico italiano Alessandro Volta, che nel 1791 compì analoghe ricerche sulla dilatazione dei gas, anticipando anch'egli i risultati di Gay-Lussac.[2]
Anche l'inglese Francis Hauksbee era pervenuto allo stesso risultato già nel 1708, senza tuttavia fornirne una formulazione matematica rigorosa.
Indicando con il volume di una quantità fissata di gas alla temperatura di e con il suo volume alla temperatura (misurata in gradi Celsius), la legge è espressa matematicamente dalla relazione:[3]
Il parametro è detto coefficiente di dilatazione termica e ha le dimensioni dell'inverso della temperatura perché il prodotto è adimensionale.
Per un gas ideale vale circa , pari a circa .
Raccogliendo a fattor comune la costante si ottiene:
, dove indica la temperatura assoluta.
La prima legge di Gay Lussac prende quindi la forma più semplice: ,
che si può definire così:
«Per ogni determinata quantità di sostanza e a pressione costante, il volume di un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta»
La legge prevede che un gas ideale abbia volume nullo in corrispondenza della temperatura
,
detta zero assoluto. Tutti i gas reali si liquefanno prima di giungere a tale temperatura: a l'azoto, a l'idrogeno. L'elio liquefà a e segue la legge di Gay-Lussac più o meno fino a quella temperatura.
La prima legge di Gay Lussac è sperimentalmente verificata per pressioni non troppo elevate e per temperature non troppo prossime a quella di liquefazione del gas, ovvero quando il gas si comporta quasi come un gas ideale. In tal senso, essa è una "legge limite", essendo vera solo per condizioni che si avvicinano alla condizione (limite) di un gas ideale (al quale si avvicinano tutti i gas a pressioni molto basse e temperature molto alte).
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