Il monossido di carbonio (CO) è un gas molto pericoloso
Categoria: FISICA |
Testo del Quesito:
Il monossido di carbonio (CO) è un gas molto pericoloso che viene prodotto da una combustione incompleta in carenza di ossigeno. Anche una caldaia di casa può svilupparlo se non è ben ventilata ed efficiente, per questo è molto importante la manutenzione degli impianti di scarico e ventilazione. Una certa quantità di monossido di carbonio è alla temperatura di 313 K. Calcola la velocità quadratica media delle molecole.
Introduzione all’Argomento:
Temperatura, pressione e volume sono tre grandezza fondamentali nello studio dei gas. All’interno di questa sezione si studiano infatti trasformazioni di diverso tipo: isocore (volume costante), isoterme (temperatura costante) e isobare (pressione costante). Si distinguono poi i cosiddetti gas perfetti, ovvero quelle sostanze che obbediscono esattamente alle due leggi di Gay-Lussac e a quella di Boyle, dei quali va analizzata l’equazione di stato, e i gas reali, che possono muoversi solamente nel volume lasciato libero dalle altre molecole. Le medesime considerazioni che vengono fatte dal punto di vista macroscopico possono poi essere applicate, con le opportune accortezze e i consueti aggiustamenti, al mondo microscopico.
Analisi dell’Esercizio:
In questo esercizio ci viene spiegato come si forma il monossido di carbonio, un gas molto pericoloso che possiamo produrre tramite una combustione incompleta in carenza di ossigeno. Determiniamo innanzitutto la massa (in chilogrammi) di una molecola di CO, partendo dalla sua massa molecolare. A questo punto calcoliamo la velocità quadratica media delle molecole, sfruttando la relazione che lega questa grandezza alla temperatura. Si tratta di un esercizio alquanto semplice, in cui è necessario conoscere giusto un paio di formule. Non va però sottovalutato, in quanto costituisce un campo di prova molto interessante. E’ inoltre estremamente importante conoscere questi tipi di gas, dal momento che ne entriamo in contatto quotidianamente e potremmo incorrere in sorprese poco felici.
Risoluzione dell’Esercizio:
Determino innanzitutto la massa (in chilogrammi) di una molecola di monossido di carbonio, partendo dalla sua massa molecolare ($MM=MM_C+MM_O=$$=(12+16)u=28u$):
$$m=28\times1,6605\times10^{-27}kg
=$$
$$=4,65\times10^{-26}kg$$
Calcolo ora la velocità quadratica media delle molecole, sfruttando la relazione che lega questa grandezza alla temperatura e alla massa di una molecola:
$$\langle v \rangle=\sqrt{\frac{3k_bT}{m}}=$$
$$=\sqrt{\frac{3\times1,381\times10^{-23}\frac{J}{K}\times313K}{4,65\times10^{-26}kg}
}=$$
$$=528\frac{m}{s}$$
