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Le leggi di Gay-Lussac descrivono il comportamento dei gas in relazione a temperatura e pressione. La prima legge evidenzia la proporzionalità diretta tra volume e temperatura assoluta dei gas a pressione costante, mentre la seconda legge collega direttamente la pressione di un gas al suo aumento di temperatura a volume costante. Questi principi sono fondamentali per la termodinamica e hanno portato alla creazione della scala Kelvin, che misura la temperatura assoluta partendo dallo zero assoluto.
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La legge di Gay-Lussac afferma che il volume di un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta, a pressione costante
Il coefficiente di dilatazione volumica dei gas ideali è approssimativamente 1/273.15 per grado Celsius
La relazione quantitativa è espressa dalla formula V = V₀(1 + αΔT), dove V₀ è il volume iniziale del gas a 0 °C (273.15 K), ΔT è la variazione di temperatura in gradi Celsius, e α è il coefficiente di dilatazione volumica
La temperatura di -273.15 °C è conosciuta come lo zero assoluto, la temperatura teorica più bassa possibile, dove si presume che cessi ogni movimento molecolare
La scala Kelvin è una scala termometrica assoluta che inizia dallo zero assoluto e procede con incrementi uguali a quelli della scala Celsius
La conversione da Celsius a Kelvin si effettua aggiungendo 273.15 alla temperatura in gradi Celsius, ottenendo così la temperatura assoluta (T = t + 273.15)
La seconda legge di Gay-Lussac stabilisce che, per un gas ideale mantenuto a volume costante, la pressione esercitata dal gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta
La relazione è espressa dalla formula P/T = costante, dove P è la pressione e T la temperatura assoluta in Kelvin
Questa legge è un caso particolare dell'equazione di stato dei gas ideali e si applica quando il volume del gas rimane invariato
La legge di Boyle afferma che il prodotto della pressione (P) per il volume (V) di una quantità fissa di gas è costante (P · V = costante) quando la temperatura è mantenuta costante
La legge di Boyle è rappresentata graficamente da un'iperbole su un grafico pressione-volume e costituisce uno dei pilastri fondamentali della termodinamica dei gas
La legge di Boyle è un'approssimazione che si applica bene a molti gas a temperature e pressioni moderate, ma presenta limitazioni a temperature molto basse o molto alte, o a pressioni molto elevate