Per la maggior parte delle persone, le parole 'gas ideale' potrebbero evocare l'immagine di una sorta di super carburante, forse un tipo quasi inesauribile che crea zero inquinamento atmosferico! Purtroppo, questo non è ciò che si intende per gas ideale. In realtà, un gas ideale è un gas teorico composto da un insieme di particelle puntiformi che si muovono casualmente e non interagenti. In condizioni normali come temperatura e pressione standard, la maggior parte dei gas reali come aria, azoto, ossigeno, idrogeno, gas nobili e alcuni gas più pesanti come l'anidride carbonica si comportano come un gas ideale e possono essere trattati come tali entro tolleranze ragionevoli. È solo quando vengono trattati con temperature più elevate e pressioni più basse che si discostano da questa tendenza. Una volta entrati in questo territorio, entrano in gioco le leggi sperimentali sui gas, come la legge di Charles.
Conosciuta anche come legge dei volumi, la legge di Charles è una legge sperimentale sui gas che descrive come i gas tendono ad espandersi quando vengono riscaldati. È stato pubblicato per la prima volta dal filosofo naturale francese Joseph Louis Gay-Lussac nel 1802, anche se ha attribuito la scoperta a un lavoro inedito del 1780 di Jacques Charles, da cui il nome. Questa legge si applica generalmente a tutti i gas, ed anche ai vapori dei liquidi volatili se la temperatura è superiore di più di qualche grado al punto di ebollizione. Dato l'interesse per le mongolfiere in quel momento, è certamente comprensibile il motivo per cui Gay-Lussac, Charles e altri scienziati in tutto il mondo fossero così interessati alla relazione tra volume, pressione e temperatura quando si trattava di gas.
In parole povere, la legge afferma che: a pressione costante, il volume di una data massa di un gas ideale aumenta o diminuisce dello stesso fattore della sua temperatura sulla scala delle temperature assolute (cioè il gas si espande all'aumentare della temperatura). Questo può essere scritto come: V? T, dove V è il volume del gas; e T è la temperatura assoluta. In termini matematici, la legge può essere espressa anche come: V100 – V0 = kV0, dove V100 è il volume occupato da un dato campione di gas a 100 °C; V0 è il volume occupato dallo stesso campione di gas a 0 °C; e k è una costante che è la stessa per tutti i gas a pressione costante. Il valore di Gay-Lussac per k era ½,6666, notevolmente vicino al valore attuale di ½,7315.
Combinate con la legge di Boyle, queste leggi costituiscono la cosiddetta 'Legge del gas ideale' che fu enunciata per la prima volta da ÉmileClapeyron nel 1834.
Abbiamo scritto molti articoli sulla legge di Charles per Universe Today. Ecco un articolo sulla legge sul gas combinato ed ecco un articolo su Legge di Boyle .
Se desideri maggiori informazioni sulla legge di Charles, dai un'occhiata una discussione sulla legge di Charles , ed ecco un link a un articolo su La legge di Charles del Glenn Research Center .
Abbiamo anche registrato un episodio di Astronomy Cast tutto sul pianeta Terra. Ascolta qui, Episodio 51: Terra .
Fonti:
http://en.wikipedia.org/wiki/Charles%27s_law
http://en.wikipedia.org/wiki/Ideal_gas
http://www.chm.davidson.edu/vce/gaslaws/charleslaw.html
http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/glussac.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Ideal_gas_law