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Esercizi sulle leggi dei gas

Stati fisici della materia e passaggi di stato

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In questo articolo è possibile scaricare 23 esercizi sulle leggi dei gas, destinati per il corso di chimica inorganica ed generale. Gli esercizi coprono le principali leggi dei gas, tra cui la Legge di Boyle, la Legge di Charles (nota anche come Prima legge di Gay-Lussac) e la Seconda legge di Gay-Lussac, applicate per analizzare le variazioni di pressione, volume e temperatura in diverse condizioni. Inoltre, viene utilizzata l’equazione di stato dei gas perfetti per determinare le relazioni tra pressione, volume, temperatura e numero di moli.

Questi esercizi sulle leggi dei gas sono progettati per studenti di ingegneria, biologia, chimica e fisica, offrendo una trattazione rigorosa e chiara, senza omissioni di passaggi fondamentali. Le leggi dei gas costituiscono un concetto essenziale della chimica generale, descrivendo il comportamento dei gas e fornendo una base per la comprensione delle loro interazioni con l’ambiente circostante. Gli esercizi proposti mirano a consolidare tali conoscenze attraverso applicazioni pratiche e metodologie analitiche.

 

Esercizi sulle leggi dei gas: autori e revisori

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Autore: Fulvio Benintende .  

Revisori: Joan Pasqual Guilabert.  

 

Esercizi sulle leggi dei gas: testi degli esercizi

 

 

Esercizio 1 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Una certa massa di gas propano è contenuta in una bombola da 20\, \text{L} alla pressione di 5 \, \text{atm}. Calcolare la pressione esercitata dal gas se esso viene trasferito, a temperatura costante, in una bombola da 25 \, \text{L}.

Svolgimento.

L’esercizio può essere risolto applicando la legge di Boyle:

\[ P \cdot V = k. \]

Calcolando k per il gas in esame, è possibile trovare il valore di P o V.

\[ k = 20 \, \text{L} \cdot 5 \, \text{atm} = 100 \, \text{L} \cdot \text{atm} \]

Quindi in una bombola da 25 \, \text{L}:

\[\boxcolorato{chimica}{P = \frac{k}{V} = \frac{100 \, \text{L} \cdot \text{atm}}{25 \, \text{L}} = 4 \, \text{atm}.}\]

 

Esercizio 2 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Una massa d’aria che a 15 \, ^\circ\text{C} occupa un volume V = \text{0,1} \, \text{m}^3 viene riscaldata, a pressione costante, fino a 100 \, ^\circ\text{C}. Quale volume occupa il gas a questa temperatura?

Svolgimento.

L’esercizio può essere risolto applicando la legge di Charles (o I legge di Gay-Lussac):

\[ \frac{V}{T} = k \]

Calcolando k, è possibile trovare il valore di T o V.

\[ k = \frac{0{,}1 \, \text{m}^3}{288 \, \text{K}} = 3{,}47 \cdot 10^{-4} \, \text{m}^3/\text{K}. \]

Quindi a 100\, ^\circ\text{C} (373 \, \text{K}):

\[\boxcolorato{chimica}{V = k \cdot T = 3{,}47 \cdot 10^{-4} \, \text{m}^3/\text{K} \cdot 373 \, \text{K} = 0{,}13 \, \text{m}^3.}\]

 

Esercizio 3 (\bigstar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar\largewhitestar). Una massa di metano occupa un volume di 10 \, \text{L} alla pressione di 4 \, \text{atm}. Calcolare:

  1. il volume occupato dalla stessa massa di gas se la pressione viene raddoppiata;
  2. la pressione esercitata dal gas quando il volume viene portato a 15 \, \text{L}. Le due trasformazioni avvengono a temperatura costante.

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