Compressione dell'aria

[Aliseo]

Ho un piccolo dubbio.
Sappiamo che l'aria si riscalda per compressione e si raffredda per espansione.
Sappiamo anche che la densità di una massa d'aria esprime il rapporto tra massa e volume secondo questa formula d=m/V.
Quindi denso vuol dire che le molecole sono più vicine le une alle altre.
Però ricordo che quando più sono vicine, più urti elastici avvengono e più aumenta l'energia cinetica e quindi il calore.
Mi viene da pensare che il concetto di compressione è unito al concetto di densità, giusto?
Perchè l'aria fredda è più densa?
Ho questo dubbio sui concetti espressi.
Qualcuno mi può aiutare a capire?

[Luca Angelini]

Ho un piccolo dubbio.
Sappiamo che l'aria si riscalda per compressione e si raffredda per espansione.
Sappiamo anche che la densità di una massa d'aria esprime il rapporto tra massa e volume secondo questa formula d=m/V.
Quindi denso vuol dire che le molecole sono più vicine le une alle altre.
Però ricordo che quando più sono vicine, più urti elastici avvengono e più aumenta l'energia cinetica e quindi il calore.
Mi viene da pensare che il concetto di compressione è unito al concetto di densità, giusto?
Perchè l'aria fredda è più densa?
Ho questo dubbio sui concetti espressi.
Qualcuno mi può aiutare a capire?

Come dice la parola,il concetto di compressione dell'aria è unito a quello di pressione atmosferica,infatti l'aria scendendo di quota forzatamente,si comprime e si riscalda poichè va incontro a pressioni sempre maggiori,viveversa nella salita si espande raffreddandosi poichè incontra pressioni sempre minori.

Ciao,Luca.

[Lorenzo Catania]

Ho un piccolo dubbio.
Sappiamo che l'aria si riscalda per compressione e si raffredda per espansione.
Sappiamo anche che la densità di una massa d'aria esprime il rapporto tra massa e volume secondo questa formula d=m/V.
Quindi denso vuol dire che le molecole sono più vicine le une alle altre.
Però ricordo che quando più sono vicine, più urti elastici avvengono e più aumenta l'energia cinetica e quindi il calore.
Mi viene da pensare che il concetto di compressione è unito al concetto di densità, giusto?
Perchè l'aria fredda è più densa?
Ho questo dubbio sui concetti espressi.
Qualcuno mi può aiutare a capire?

Ci sono 2 errori di fondo nel ragionamento, specie nella frase che ho evidenziato:

1) Se l'urto è elastico l'energia si conserva, non aumenta
2) L'energia eventualmente aumenta all'aumentare della velocità (quadratica media) delle particelle, non all'aumentare del numero di urti, cosa quest'ultima che non è assolutamente detto sia proporzionale alla prima.

Comprimendo l'aria la sua temperatura aumenta perché viene in qualche modo impressa una accelerazione in una certa direzione, e quindi c'è una variazione di velocità (quadratica media) delle molecole, che nello specifico aumenta; la corrispondente quantità di energia cinetica in più che il sistema acquisisce non può essere trasmessa istantaneamente al resto dell'ambiente (ad esempio il suolo), e quindi il surplus di energia si ripercuoterà su un aumento della temperatura media dello strato che stai considerando.
Andando avanti con il tempo, se la compressione continua, la temperatura dell'aria aumenterà ulteriormente, o al massimo rimarrà costante; se invece la pressione esercitata dall'esterno rimane costante o viene a mancare allora la temperatura diminuirà perché entrerà in gioco anche l'ambiente circostante, al quale lentamente verrà ceduta parte dell'energia venutasi a sviluppare (grazie al Lavoro fatto dalla forza comprimente) nel processo.

Riguardo al fatto che l'aria fredda è più densa ... sarebbe più intuitivo dire che l'aria più è densa più è fredda, perché il tutto si ricollega al discorso fatto finora: se le particelle sono più vicine tra loro, tra un urto ed un altro esse potranno acquisire velocità mediamente più piccole, e quindi il valore quadratico medio della velocità sarà più piccolo; di conseguenza l'aria sarà più fredda.

[Conte]

Se io comprimo una massa d'aria spendo energia per farlo (compio un lavoro). Questa energia deve andare da qualche parte ed infatti si trasforma in energia interna del sistema gassoso che ho compresso. Una delle forme energetiche espresse è appunto il calore.

[Lorenzo Catania]

Se io comprimo una massa d'aria spendo energia per farlo (compio un lavoro). Questa energia deve andare da qualche parte ed infatti si trasforma in energia interna del sistema gassoso che ho compresso. Una delle forme energetiche espresse è appunto il calore.

Appunto. L'energia non si crea né si distrugge, ma si converte

[Aliseo]

Grazie a tutti e tre, spiegazioni chiare e dettagliate. Ora mi è più chiaro!

[bufera87]

pv=nRT

[Lorenzo Catania]

pv=nRT

Uhm, no
Vale solo per gas ideali e per stati di equilibrio termodinamico
Devi usare l'equazione dell'energia a livello particellare:

Vrms^2 = 3KT/m

[Conte]

Uhm, no
Vale solo per gas ideali e per stati di equilibrio termodinamico
Devi usare l'equazione dell'energia a livello particellare:

Vrms^2 = 3KT/m

Non ricordo se quel 3 veniva fuori dai tre assi di spostamento. 1/2 KT ad asse Preistoria universitaria.

[Lorenzo Catania]

Non ricordo se quel 3 veniva fuori dai tre assi di spostamento. 1/2 KT ad asse Preistoria universitaria.

Si, dai 3 gradi di libertà di traslazione della particella.
Oddio, anche per me comincia ad essere roba relativamente vecchia; siamo sui 6 anni di "anzianità"