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374 10 Le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: la teoria cinetica dei gas In particolare Boyle studiò le variazioni di volume di una certa quantità di aria al variare della pressione applicata. A questo scopo utilizzò un apparato costituito da un tubo ad U con uno dei due bracci chiuso. Nel braccio aperto veniva introdotto mercurio che andava ad occupare il braccio aperto e parte del braccio chiuso, in cui rimaneva intrappolata una certa quantità di aria. Questa viene sottoposta ad una certa pressione assoluta determinata dalla somma tra la pressione atmosferica che agisce sulla superficie del mercurio nel braccio aperto, e la pressione esercitata dal dislivello del mercurio tra i due rami, ricavabile dalla legge di Stevin (Fig. 10.1). Apparato di Boyle Patm= 76 cmHg Patm= 76 cmHg Haria= 30,5 cm Haria= 25,4 cm Patm= 76 cmHg Haria= 20,3 cm = 38,3 cm = 15,7 cm =0 S = 3,14 cm2 Haria = 30,5 cm 3 S = 3,14 cm2 Haria = 25,4 cm 3 Varia = 95,7 cm Varia = 79,8 cm Ptot = 76,0 cmHg = 101 kPa Ptot = 91,7 cmHg = 122 kPa Ptot Varia = 969 J Ptot Varia = 975 J Fig. 10.1 S = 3,14 cm2 Haria = 20,3 cm Varia = 63,8 cm3 Ptot = 114,3 cmHg = 152 kPa Ptot Varia = 972 J Esperienza di Boyle. L aggiunta di ulteriore mercurio faceva aumentare la pressione assoluta e diminuire il volume dell aria. Per ogni valore di pressione assoluta è possibile misurare il volume di gas intrappolato nel ramo chiuso semplicemente conoscendo il diametro del tubo e misurando l altezza del braccio occupato dal gas. Boyle ottenne così una serie di coppie di valori volume-pressione assoluta, (V1; P1), (V2; P2), (V3; P3) ecc. e notò che la moltiplicazione di ogni pressione assoluta per il volume corrispondente dava approssimativamente sempre lo stesso prodotto, ovvero: P1 V1 = P2 V2 = P3 V3 (10.1) Nel XVII secolo non erano ancora conosciuti e disponibili gas puri come idrogeno, azoto, ossigeno ecc. Solo in seguito fu possibile confermare l esperienza con altri gas, ma soprattutto venne evidenziato che la temperatura durante l esecuzione dell esperienza, doveva essere mantenuta rigorosamente costante. Con questa accortezza, e con sistemi di misurazione più accurati, i prodotti dalla (10.1) risultaro- 10a CAPITOLO_371-400.indd 374 27/04/12 11.57

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