Nell’esplorazione dei principi che governano i gas ideali, si presentano otto esercizi vari che mostrano diversi aspetti e difficoltà, tutti basati sull’equazione di stato dei gas ideali. È vitale comprendere bene che tale equazione è rappresentata dalla formula pV = nRT. Qui, “p” sta per pressione, “V” per volume, “n” per il numero di moli, “T” per la temperatura in Kelvin, mentre “R” è la costante universale dei gas. Il valore di “R” cambia a seconda delle unità di pressione e volume utilizzate.
Si procede illustrando compiti pratici sempre più complessi, che richiederanno l’applicazione di concetti come il numero di moli e i coefficienti stechiometrici. Passiamo ora alla disamina di alcune questioni pratiche, enfatizzando l’importanza di presentare soluzioni con un adeguato numero di cifre significative e la conversione di unità per pressione, volume e temperatura.
Determinare il Numero di Moli in un Contenitore
Nel primo problema si chiede di trovare il numero di moli di un gas in un recipiente di 3,91 litri a una pressione di 2,09 atmosfere e a una temperatura di 305 Kelvin. Utilizzando l’equazione di stato dei gas ideali, si calcola n=0,327 moli.
Calcolare la Pressione di un Gas
Il secondo problema verte sul calcolo della pressione esercitata da 0,0555 moli di un gas che occupano un volume di 0,577 litri a una temperatura di 188°C. La pressione risultante è pari a 3,64 atmosfere.
Trovare la Temperatura di un Gas
Per il terzo caso, si desidera determinare la temperatura in gradi Celsius di una mole di gas in un contenitore da 3,91 litri e sotto una pressione di 2,09 atmosfere. La temperatura calcolata è -173,6 °C.
Stabilire la Pressione di un Campione di Elio
Si prosegue con il quarto esercizio, che richiede il calcolo della pressione in mm Hg di una quantità di elio di 7,55 grammi in un volume di 5,52 litri alla temperatura di 123°C. Si ottiene una pressione di 8,44 · 10^3 mm Hg.
Numero di Molecole in un Piccolo Volume
Il quinto esercizio chiede di trovare il numero di molecole di un gas racchiuso in un recipiente di 1,00 cm^3 a una pressione di 1013,25 hPa e a una temperatura di 15,0°C. Il risultato è un numero di molecole di 2,55 · 10^19.
Pressione Totale da Decomposizione di Nitrato di Ammonio
Il sesto problema si focalizza sulla determinazione della pressione totale in un pallone in cui tutto il nitrato di ammonio si è decomposto, trovando un valore di 1,93 atmosfere.
Volume Totale Occupato da Due Gas
Il settimo esercizio coinvolge il calcolo del volume occupato da due gas prodotti dalla decomposizione di nitrato di piombo, ottenendo un volume totale di 0,281 litri.
Reazione di Decomposizione con Formazione di Gas
Infine, l’ultimo problema affronta la decomposizione di 5,00 grammi di KClO3 che genera un solido puro e 1,375 litri di un gas a 0°C e a una pressione di 1 atmosfera. La reazione di decomposizione risulta essere 2 KClO3(s) → 2 KCl(s) + 3 O2(g).
Per una comprensione più approfondita dello studio dei gas ideali, è utile riferirsi a risorse supplementari come testi di [fisica e chimica](https://it.wikipedia.org/wiki/Equazione_di_stato_dei_gas_ideali) o utilizzare simulatori online che permettono di visualizzare i comportamenti dei gas sotto varie condizioni.