PROPRIETA’ e LEGGI DEI GAS Queste descrivono le relazioni tra le variabili di stato, pressione (p), temperatura (T) e volume (V), di una determinata quantità di gas (di massa m, di numero di particelle N, di quantità molare n). Le leggi sono semplici relazioni che sono state trovate per via sperimentale e si riferiscono però al <<gas perfetto>>. Le molecole del gas vengono considerate puntiformi e tra loro non deve interagire alcuna forza e si scontrano in modo elastico tra loro e con le pareti che delimitano lo spazio.
Il VUOTO è concettualmente l’assenza totale di materia (Horror Vacui) che ha probabilmente un maggiore significato filosofico. In ambiente tecnico si riconosce con VUOTO lo spazio nel quale la pressione è inferiore a quella atmosferica. Il VUOTO ASSOLUTO è considerato come assenza di materia in uno spazio di volume, ma non è realizzabile. Meglio definirlo come il miglior vuoto che si può generare all’intero di uno spazio, poiché non è possibile eliminare completamente tutti i gas (idrogeno, ossigeno, azoto, neon e argon sono esempi di gas permanenti). Spesso inoltre capita di sentire intendere il vuoto come entità fisica, e da qui, in contrapposizione al concetto di pressione. In realtà la pressione è l’unica entità di misura, sia per i valori maggiori della pressione atmosferica, sia per quelli inferiori ad essa.
Definiamo PRESSIONE il risultato di una forza che agisce perpendicolarmente sull’unità di superficie. I gas sono costituiti da un gran numero di particelle, che sono continuamene in movimento. Quando queste collidono su una superficie, tali collisioni generano una spinta, misurabile come forza. La pressione è la somma di tutte le forze prodotte dalle particelle sull’unità di superficie. Le particelle che compongono i gas, quando si trovano nell’equilibrio termodinamico, si distribuiscono uniformemente nello spazio, così la pressione e la composizione del gas è uniforme in ogni punto del contenitore.
L’unità di misura nel Sistema Internazionale (SI) è il pascal [Pa], che considera la pressione risultante dalla forza di un newton [N] su una superficie di un metro quadrato [m2]. Il pascal è tuttavia una unità di grandezza un po’ piccola a confronto con le unità a cui eravamo precedentemente abituati. Viene quindi espresso generalmente con i suoi multipli: hPa = 100Pa (1 mbar), kPa = 1.000Pa (0,1 bar), MPa = 1 milione di Pa (10 bar). Tollerato l’uso del bar e del mbar, il Pa e i suoi multipli stanno lentamente sostituendo le numerose altre unità di misura della pressione che nel passato erano largamente diffuse (mmHg, mmH2O, Torr, atm, psi). In Tabella sono presentate tutte le più ricorrenti unità di misura della pressione con i corrispondenti fattori di conversione.
La pressione atmosferica vale circa un bar assoluto (1013 mbar), un manometro che segna zero alla pressione atmosferica e mostra invece un segnale negativo in vuoto, misura la pressione relativa quale scostamento rispetto alla pressione atmosferica. In realtà non esistono pressioni negative. In alcuni casi si indica in percentuale il valore di vuoto prodotto, considerando 100% il vuoto assoluto; non è sufficientemente rappresentativo e l’estensione del campo di applicazione rende l’indicazione soggettiva. È più corretto esprimere il valore di pressione, o vuoto, indicandone il valore assoluto. Visto che un valore zero di pressione è praticamente irraggiungibile, l’indicazione del valore di vuoto sarà un decimale con tanti zero dopo la virgola quanto è basso il valore di pressione cioè “alto” il valore di vuoto. Per praticità si utilizzano espressioni logaritmiche anziché la scrittura di una infinità di zero prima di un numero significativo. Per evitare poi interpretazioni soggettive, il campo delle pressioni inferiori a quella atmosferica, definito vuoto, viene suddiviso con diverse indicazioni sul livello.
