Dubbio sul concetto di covolume

[Utente dell'ex MyttexAnswers]

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Salve a tutti, studiando le teorie sui gas reali sto incontrando le seguenti difficoltà. Penso di aver capito ma non ne sono tanto certa, vi chiederei un gentile parere.
Anzitutto ho visto che, a parità di temperatura e pressione esterna, N moli di gas reale occupano un volume MAGGIORE rispetto ad N moli di gas ideale. In particolare, il volume del gas reale maggiora quello del gas ideale di un termine Nb, dove "b", il covolume, è il volume materialmente occupato da una mole di particelle, che non possono più considerarsi puntiformi come nel gas ideale.
Ho poi studiato che se comprimo gradualmente un sistema gassoso a temperatura costante, il suo volume aumenterà gradualmente per effetto del covolume e dell'aumento della repulsione fra gli shells elettronici delle particelle. Ma in che modo il covolume dovrebbe contribuire a questo GRADUALE aumento di volume? Non è un termine costante? O anch'esso aumenta gradualmente?

[Mario]

Sono sicuro che lei non abbia capito l'argomento.

La cosa è del tutto normale visto che la materia è piuttosto indigesta.

Non posso qui tenere una lezione a riguardo, posso però suggerirle di studiare a fondo il diagramma isotermo PV-P per certi tipi di gas come quelli della triade H2-He-Ne e degli "altri".

L'interpretazione di questo diagramma porta a capire l'importanza del covolume e il comportamento anomalo dei gas al variare della pressione. Vedrà che all'aumentare della presione un gas ideale mostrerà un prodotto PV costante, mentre quello di tutti gli altri gas evidenzierà anomalie sia positive che negative che dipendono dal tipo di gas e dalla pressione a cui ci si riferisce.



saluti

Mario

[Utente dell'ex MyttexAnswers]

Io ho già studiato dal Silvestroni questo tipo di diagramma e la relativa teoria: ho osservato che molti sistemi gassosi presentano un'iniziale deviazione negativa, dovuta al fatto che il volume del gas si riduce a causa della compressione perchè ancora possiamo considerare solo le interazioni attrattive e trascurare l'effetto del covolume, per poi passare alla pendenza positiva, dovuta all'aumento di volume che deriva dal prevalere delle forze repulsive e dalla non trascurabilità del covolume. I sistemi H2, He e Ne presentano, all'aumentare della pressione, solo una deviazione positiva, perchè in essi le forze attrattive sono trascurabili, per cui si registra solo un aumento del volume causato dall'effetto del covolume e dalle interazioni repulsive. In cosa sbaglio?

[Mario]

Sono andato a rileggermi il Silvestroni e in effetti c'è la possibilità che venga mal interpretato.
Vorrei evidenziare le frasi da lei riportate e che sono errate:
....ho osservato che molti sistemi gassosi presentano un'iniziale deviazione negativa...... ; ....... I sistemi H2, He e Ne presentano, all'aumentare della pressione, solo una deviazione positiva,......
I termini sbagliati sono "molti" che deve essere sostituito con "tutti" e l'intera seconda frase che si può tranquillamente eliminare.
Le molecole di un qualsiasi gas hanno una dimensione finita e il loro volume è rappresentato nell'equazione dei gas reali dal simbolo b.
Le stesse molecole mostrano anche di possedere una forza di attrazione intermolecolare, il cui valore è espresso empiricamente dalla lettera a.
Studiando il cosidetto effetto Joule-Thompson, si è visto che esiste una temperatura, detta di inversione, oltre alla quale un gas smette di raffreddarsi quando si espande.
Ora, tutti i gas (eccetto tre) hanno una temperatura di inversione superiore a quella ambiente.
Per l'elio-4, idrogeno e neon la µJT è di 45, 205 e 250 °K rispettivamente.
Questo significa che per raffreddare mediante espansione questi gas bisogna portarli sotto la loro temperatura di inversione.

saluti
Mario

[Utente dell'ex MyttexAnswers]

La ringrazio di cuore per l'attenzione che sta rivolgendo al mio problema, tuttavia non riesco a trovare la connessione fra la temperatura di j-t e l'andamento delle curve che descrivono il comportamento dei sistemi gassosi nel grafico PV/nRT - P... Mi perdoni se sono noiosa, sicuramente mi mancano numerose conoscenze teoriche, ma mi piacerebbe vederci chiaro... Ad ogni modo grazie mille per le risposte che mi ha dato.