Termodinamica

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La legge di Boyle e le leggi di Gay-Lussac: le trasformazioni termodinamiche

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A differenza di quanto accade nella dinamica, il comportamento di un fluido non può essere descritto puntualmente: sarebbe impensabile potere trarre conseguenze di carattere sperimentale indicando posizioni e velocità di ogni molecola di un gas. Invece, è più utile considerare grandezze macroscopiche,  che descrivono il comportamento complessivo di un gas: la pressione $p$, il volume $V$ e la temperatura $T$. Una terna di questo tipo descrive le coordinate termodinamiche del gas.

Se il gas subisce una trasformazione termodinamica, per definizione, le sue coordinate termodinamiche cambiano. A seconda della trasformazione seguita, pressione, volume e temperatura del gas sono legati da precise equazioni. In questo video illustriamo le tre leggi che governano il comportamento di un gas sottoposto a trasformazioni termodinamiche:

  1. La legge di Boyle (o di Boyle-Mariotte) indica che a temperatura costante (cioè lungo trasformazioni isoterme) pressione e volume sono inversamente proporzionali, secondo l’equazione$$ p V = \text{costante}$$
  2. La prima legge di Gay-Lussac (o di Charles) è alla base della dilatazione termica, e afferma che a pressione costante (cioè lungo trasformazioni isobare) volume e temperatura sono direttamente proporzionali: ciò è riassunto dalla formula$$ \frac{V}{T} = \text{costante}$$
  3. La seconda legge di Gay-Lussac sancisce che a volume costante (cioè lungo trasformazioni isocore) pressione e temperatura sono direttamente proporzionali, legati dal rapporto$$ \frac{p}{T} = \text{costante}$$

È importante ribadire che il comportamento dei gas che ci circondano non segue esattamente queste relazioni, ma le approssima soltanto: un gas che segua esattamente queste tre leggi viene detto gas ideale.

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