La legge di Boyle: comprimere un gas a temperatura costante
Un gas chiuso in un cilindro, immerso in un bagno che lo tiene a temperatura costante. Spingendo il pistone il volume diminuisce e la pressione aumenta: se il volume si dimezza, la pressione raddoppia. Nel recipiente si vedono le molecole: in meno spazio colpiscono le pareti più spesso.
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p₁ V₁ = p₂ V₂
Robert Boyle (1662) trovò che, a temperatura costante, il prodotto p V non cambia: la pressione è inversamente proporzionale al volume, e nel grafico p-V i punti stanno su un ramo d’iperbole (un’isoterma).
La spiegazione è negli urti: con lo stesso numero di molecole in metà volume, ogni tratto di parete riceve il doppio degli urti al secondo. Le molecole vanno sempre alla stessa velocità, perché la temperatura non cambia: il bagno d’acqua si prende il calore prodotto dalla compressione.
La «pressione misurata» è ricavata davvero dagli urti delle molecole disegnate, con una media sugli ultimi secondi: oscilla attorno al valore della legge. Le molecole disegnate sono qualche decina, quelle vere circa 10²³.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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