Prima legge di Gay-Lussac

La prima legge di Gay-Lussac regola i legami tra volume, temperatura e pressione.

Prima di poterla approfondire, però, dobbiamo definire un'altra legge, quella di Boyle.

Legge di Boyle

La Legge di Boyle afferma che, se la temperatura di un gas rimane costante, il volume $V$ che viene occupato dalla sua massa è inversamente proporzionale alla pressione $p$ del gas stesso. In formule:

$p \cdot V = costante$

in cui:

$p$ è la pressione del gas in Pascal ( $Pa$ );
$V$ è il volume occupato dal gas (In $m^3$ );
Il valore costante è in $N \cdot m$

Il valore costante prodotto si esprime in $N \cdot m = J$ , quindi il prodotto di $p \cdot V$ rappresenta un'energia.

Possiamo quindi dedurre dalla Legge di Boyle che a temperatura costante l'energia contenuta in un gas rimane costante.

Il valore del termine costante dipende dalle condizioni iniziali del gas. Se un gas passa da uno stato con determinate condizioni di pressione e volume ad un altro totalmente differente, la relazione può essere scritta anche in questo modo:

$p_1V_1 = p_2V_2$

in cui:

$p_1V_1$ rappresenta lo stato iniziale di pressione e volume;
$p_2V_2$ rappresenta lo stato finale di pressione e volume.

La prima legge di Gay-Lussac

La prima legge di Gay-Lussac afferma che se la pressione di un gas rimane costante, quando la temperatura aumenta, anche il volume aumenta. Al contrario, una diminuzione della temperatura fa diminuire anche il volume.

In formule:

$V = V_0 \cdot (1 + \alpha \cdot T)$

in cui:

$V$ è il volume del gas (in $m^3$ )
$V_0$ è il volume del gas a $0 °C$ (in $m^3$ )
$\alpha$ è il coefficiente di espansione (in $°C^{-1}$ ). È lo stesso per quasi tutti i gas che non si trovano ad elevate temperature, cioè $0,00366 °C^{-1}$ (oppure $\dfrac{1}{273,15} °C$ )
$T$ è la temperatura (in $°C$ )