Gas reali: proprietà e diagramma p-V
I gas reali, a differenza dei gas ideali, possono essere liquefatti solo operando alla temperatura critica o al di sotto di essa. Ad esempio, gas come elio, idrogeno, azoto, ossigeno, argon e neon, noti come gas permanenti, possono essere liquefatti solo se portati a una temperatura al di sotto della temperatura critica, che è inferiore alla temperatura ambiente. Al contrario, alcune specie, come l’acqua, hanno una temperatura critica al di sopra della temperatura ambiente e si presentano liquide o solide a temperatura ambiente.
Diagramma p-V e isoterme
Il diagramma p-V rappresenta le relazioni tra pressione e volume di una sostanza a diverse temperature costanti. Le isoterme sul diagramma p-V mostrano come la pressione di una sostanza varia al variare del volume a temperatura costante. Tra le varie isoterme, esiste una isoterma critica che presenta un punto singolare noto come punto critico, corrispondente all’equazione di van der Waals per i gas reali.
Il punto critico e i gas ideali
Il punto critico è caratterizzato dal soddisfacimento di due equazioni con due incognite per la pressione e il volume. Ad esempio, nel caso dei gas ideali, dall’equazione di stato si ottiene che il gas ideale non presenta un punto critico, poiché le soluzioni fisicamente possibili non soddisfano le equazioni del punto critico.
Costanti critiche e l’equazione di van der Waals
I valori critici dei gas reali diventano costanti fisiche caratteristiche di ciascuno di essi. Conoscere i valori sperimentali delle costanti critiche permette di calcolare i valori di a e b nell’equazione di van der Waals, e confrontarli con dati di compressibilità per valutarne l’applicabilità a un determinato gas.
In conclusione, l’approfondimento sulle proprietà dei gas reali, in particolare attraverso il diagramma p-V e l’analisi delle costanti critiche, riveste notevole importanza sia dal punto di vista teorico che pratico nell’ambito della chimica e della fisica dei gas.