come risolvere un problema sulla legge di Boyle

inserita il 17-12-2022

“ Impostiamo e risolviamo un problema sulla legge di Boyle „

In questa videolezione impariamo come impostare e risolvere un problema sulla legge di Boyle

MATERIA: Fisica/Chimica;

Calibrato per: classi prime superiori - biennio scienze integrate

ARGOMENTO: Le leggi dei gas

Un po' di ripasso

La legge di Boyle è una delle tre leggi dei gas perfetti. Sono leggi sperimentali e si basano sulla misurazione in laboratorio.

Le tre leggi dei gas perfetti analizzano il comportamento dei gas misurando le variazioni dei 3 parametri fondamentali: Temperatura, Pressione e Volume.

“ Cosa afferma la legge di Boyle? „

La legge di Boyle nello specifico analizza la variazione di Pressione e Volume quando viene mantenuta la Temperatura costante!; quindi la temperatura non varia in questi problemi

La legge di Boyle afferma che se la Temperatura è costante il prodotto della pressione per il volume PxV resta costante!
Per cui se indichiamo con P1 la pressione iniziale, V1 il volume iniziale, P2 la pressione finale e V2 il volume finale e il valore fisso della costante con K ne consegue che:
P1xV1=K
P2xV2=K
e quindi
P1xV1=P2xV2

Vediamo come impostare il problema

Prima di tutto: leggere attentamente il testo del problema

Un gas a una data temepratura ha un pressione di 25 KPa e un volume di 4 litri. Che volume occuperà alla stessa temperatura se la sua pressione è scesa a 15 KPa?

NB: in questo tipo di problemi non ci dobbiamo preoccupare delle unità di misura, (Pascal, Atmosfere) per la pressione o (litri, metri cubi) per il volume, l'importante è che siano LE STESSE!
In alcuni casi potrebbe essere diverse e allora le dovete convertire tutte nella stessa unità.
Non è il caso di questo problema: per la Pressione abbiamo sempre Chilopascal e per il volume i Litri

Poi impostare correttamente i dati e individuare l'incognita

DATI- Il problema mi dà i seguenti dati:
P1= 25 KPa -Pressione iniziale o di partenza.
P2 = 15 KPa - pressione finale o di arrivo
V1 = 4 L Volume iniziale o di partenza
V2 = ??? La mia incognita (ricorda che dato il volume iniziale è espresso in litri anche questo finale sarà espresso in litri)

Scrivere la formula della legge di Boyle

Per cui mi scrivo prima la formula della legge di Boyle
P1xV1=P2xV2

NB: A me non serve conoscere il valore della costante in questo caso in quanto ho i valori di P1, V1 e P2!
Quindi la mia incognita è V2 e mi ricavo la formula inversa per ottenrlo

da P1xV1=P2xV2 ---> V2=(P1xV1)/P2

Quindi tramite la formula inversa mi ricavo il valore di V2

Solo alla fine sostituire i valori ai simboli

Una volta impostata correttamente l'equazione, dopo aver isolato V2, sostituiamo i valori dei dati associati alle rispettive unità di misura e calcoliamo il valore del Volume finale (nel video)
NB: è buona prassi riportare SEMPRE le unità di misura non solo perché non riportarle è un errore grave, un valore numerico privo della sua unità di misura non ha alcun senso, ma anche perché il risultato della nostra equazione DEVE avere le unità di misura in questo caso del volume
Se ci accorgiamo che non è così è perché abbiamo impostato male l'equazione.

Esempio nel caso in questione:
Unità di misura di P1 e P2 KPa
Unità di misura di V1 L
Per cui: V2=(P1xV1)/P2 cioè (KPa x L)/KPa da cui la risultante è L litri
Quindi la formula è stata impostata correttamente!

Trucco di verifica: ricordate che se la Pressione aumenta il volume DEVE diminuire e se la pressione diminuisce il volume DEVE aumentare.
Per cui se vi viene un risultato in cui aumentano o diminuiscono entrambi AVETE IMPOSTATO MALE L'EQUAZIONE!

Tutte queste tappe sono commentate nella videolezione; la soluzione la trovate nel video

Videolezione: risolvere un problema sulla legge di Boyle