Che cos'è il gas?

Il nome gas deriva dalla parola caos, che riassume perfettamente la caratteristica principale dello stato più semplice della materia.

Un gas è uno sciame di particelle che si muovono in modo casuale e caotico, scontrandosi continuamente tra loro e con le pareti di qualsiasi contenitore. Il volume reale delle particelle è minimo rispetto allo spazio totale che occupano, ed è per questo che i gas riempiono qualsiasi volume disponibile e sono facilmente comprimibili. Le velocità medie delle molecole di gas sono dell'ordine di 100 metri al secondo e si scontrano tra loro miliardi di volte al secondo. Per questo motivo i gas si mescolano rapidamente ed esercitano una pressione.

Questo movimento costante è facilmente dimostrabile rilasciando una piccola quantità di gas odoroso in una stanza. In pochi secondi il gas si sente in tutte le parti della stanza. Queste proprietà si applicano anche ai liquidi evaporati.

Un volume di qualsiasi gas alla stessa temperatura e pressione contiene lo stesso numero di molecole, indipendentemente dal tipo di gas. Ciò significa che la misurazione del gas in volume è molto conveniente. Le misure di gas ad alte concentrazioni sono in % (volume) e a basse concentrazioni in parti per milione, ppm (volume).

Sebbene i diversi gas abbiano densità diverse, non si separano completamente in strati in base alla loro densità. I gas pesanti tendono ad affondare e quelli leggeri a salire, ma il loro movimento costante fa sì che ci sia un continuo rimescolamento (cioè non si raccolgono insieme e non si respingono come spesso fanno i liquidi).

Quindi, in una stanza dove c'è una fuga di gas naturale (metano), il gas tenderà a salire perché è più leggero dell'aria, ma il movimento costante significa che ci sarà una concentrazione considerevole a livello del pavimento. Questo accade in condizioni di perfetta immobilità, ma se ci sono correnti d'aria, la miscelazione aumenta.

L'aria è una miscela di gas, tipicamente:

Azoto 77,2%
Ossigeno 20,9%
Vapore acqueo 0,9% (a seconda della temperatura)
Argon 0,9%
Anidride carbonica 0,04% e in aumento dello 0,0002% all'anno
Altri gas 0,07%

Poiché la sua composizione è ragionevolmente costante, l'aria con la composizione sopra elencata viene solitamente considerata come una miscela di gas di riferimento. Misuriamo le deviazioni da questa miscela, il che semplifica la misurazione di gas tossici e infiammabili per applicazioni di sicurezza e salute.