Problema — Variabili controllate in un gas

Testo

Vuoi studiare sperimentalmente la dipendenza pressione-temperatura di un gas a volume costante. Per ogni elemento indica se è variabile controllata, indipendente o dipendente: il volume del recipiente, il numero di moli, il tipo di gas, la temperatura, la pressione.

Soluzione

In un esperimento distinguiamo tre ruoli delle grandezze:

• variabile indipendente: quella che l’osservatore fa variare deliberatamente;
• variabile dipendente: quella che si misura e che risponde alle variazioni della prima;
• variabili controllate: quelle che si tengono fisse affinché non influenzino la relazione studiata.

Analizziamo ciascun elemento:

• Volume del recipiente: è la grandezza che, per costruzione dell’esperimento, viene tenuta costante. È quindi una variabile controllata.
• Numero di moli: la quantità di gas non deve cambiare durante la prova, altrimenti falserebbe la relazione. È una variabile controllata.
• Tipo di gas: si usa sempre lo stesso gas; cambiarlo introdurrebbe una variabile in più. È una variabile controllata.
• Temperatura: è la grandezza che scegliamo di far variare per osservarne l’effetto. È la variabile indipendente.
• Pressione: è ciò che leggiamo sullo strumento in risposta alla temperatura imposta. È la variabile dipendente.

Poiché volume, numero di moli e tipo di gas restano fissi, l’esperimento isola proprio la relazione tra pressione e temperatura, che è la legge di Gay-Lussac: a volume costante la pressione è proporzionale alla temperatura assoluta, $P \propto T \quad (\text{a } V,\, n \text{ costanti})$

$\ev{V,\, n,\, \text{gas} = \text{controllate} \;;\quad T = \text{indipendente} \;;\quad P = \text{dipendente}}$

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Argomenti: Metodo sperimentale · Grandezze fisiche e misura