Un gaz idéal ou un gaz parfait est celui dans lequel la force de l’attraction ou la repoussement moléculaire entre les particules qui le composent est donc considérée comme insignifiante tout son interne l’énergie est cinétique, c’est-à-dire que l’énergie associée au mouvement.
dans un gaz comme ça, les particules sont généralement absentes de certains D’autres, bien que de temps en temps, ils ont frappé entre eux et avec les murs du conteneur.
d’autre part, dans le gaz idéal ne contient pas la taille ou la masse des particules , comme il est supposé que le volume occupé par eux est très petit par rapport au volume du gaz lui-même.
est, bien sûr, est juste une approximation, car en réalité il y a toujours un certain degré d’interaction entre atomes et Molécules Nous savons également que les particules occupent l’espace et ont une pâte et que la pâte.
Nonobstant ces hypothèses fonctionnent assez bien dans de nombreux cas, tels que la faible moléculaire des gaz de poids, dans une bonne gamme de pressions et de températures.
Cependant, des gaz de poids moléculaire élevé, en particulier à des pressions élevées ou à des températures basses, ne se comportent pas de tous les gaz idéaux et autres modèles créés dans le but de décrire Les plus précisées.
Premières expériences
Les lois qui régissent les gaz sont empiriques, c’est-à-dire émergé de l’expérimentation. Les expériences les plus remarquables ont été effectuées au cours du dix-septième siècle, XVIII et le début du XIXe siècle.
Tout d’abord sont ceux de Robert Boyle (1627-1691) et Edme Mariotte (1620-1684), ceux qui sont indépendamment modifié la pression dans un gaz et enregistré leur changement de volume, constatant qu’ils étaient inversement proportionnels: à une pression plus élevée, volume inférieur.
Pour sa part, Jacques Charles (1746-1823) a établi que le volume et la température absolue étaient directement proportionnels , tant que la pression est restée constante.
amadéo avogadro (1776-1856) a découvert que deux volumes identiques de différents gaz contenaient la Même quantité de particules, tant que la pression et la température étaient les mêmes. Et enfin Joseph de Gay Lussac (1778-1850), il a dit qu’en gardant le volume fixé, la pression dans un gaz est directement proportionnelle à la température.
Les lois sur gaz idéales
Ces découvertes sont exprimées par des formules simples, appelant à la pression, V à volume, n le nombre de particules et t la température de gaz idéale:
loi de Boyle-mariotte
aussi longtemps Comme la température est corrigée, on se produit:
p⋅v = constante
Law Charles
Lorsque le gaz est sous pression constante:
v / t = constante
Law Lussac Gay
Garder le gaz à un volume fixe, il est vrai que:
P / T = constante
Avogadro Law
Les volumes de gaz identiques, dans les mêmes conditions de pression et de température ont le même nombre de particules. Por lo tanto podemos escribir:
V ∝ n
Donde n es el número de partículas y ∝ es el símbolo de proporcionalidad.
Modelo de gas ideal
El modelo de gas ideal describe un gas tal que:
-Cuando las partículas interactúan lo hacen por muy breve tiempo, mediante choques elásticos, en los que se conservan el ímpetu y la energía cinética.
-Sus partículas constituyentes son puntuales, en otras palabras, su diámetro es mucho menor que la distancia promedio que recorren entre una y otra colisión.
-Las fuerzas intermoleculares son inexistentes .
-La energía cinética es proporcional a la temperatura.
Gases monoatómicos -cuyos átomos no están ligados entre sí- y de bajo peso molecular, en condiciones estándar de presión y temperatura ( presión atmosférica y 0 º C de temperatura), tienen un comportamiento tal que el modelo de gas ideal es una muy buena descripción para ellos.
Ecuación de estado del gas ideal
Las leyes des Les gaz avant énoncé sont combinés pour former l’équation générale qui régit le comportement de gaz idéal:
v α n
v α t
Par conséquent:
v α n⋅t
en outre, de la loi de Boyle:
v = constante / p
alors nous pouvons affirmer que:
v = (xn⋅t constante) / p
La constante est appelée constante de gase et est noté par lettre R.Avec cette élection, l’équation d’état de gaz idéal raconte quatre variables décrivant l’état du gaz, à savoir N, R, P et T, rester:
pv = n⋅r⋅t
Cette équation relativement simple est compatible avec les lois des gaz idéaux. Par exemple, si la température est constante, l’équation est réduite à la loi de Boyle-Mariotte.
la constante de gaz
Comme nous l’avons déjà dit, dans des conditions de température standard et La pression, ceci est à 0 ° C (273,15 k) et 1 atmosphère de pression, le comportement de nombreux gaz est proche du gaz idéal. Dans ces conditions, le volume de 1 mole de gaz est de 22 414 l.
dans un tel cas:
r = (pv) / (n⋅t) = (1 ATM x 22.414 L) / (1 mol x 273,15 K) = 0,0821 ATM ⋅ L / mol ⋅ k
La constante de gaz peut également être exprimée dans d’autres unités, par exemple dans le système international s’il vaut la peine :
r = 8,314 j⋅ mol-1⋅ k-1
Lorsqu’un problème est résolu par la loi des gaz idéaux, il est pratique de faire attention aux unités dans lesquelles La constante est exprimée, car comme nous pouvons le constater, il existe de nombreuses possibilités.
comportement d’un gaz idéal
Comme nous l’avons dit, tout gaz dans des conditions standard de pression et de température et que est un faible poids moléculaire, il se comporte de très près au gaz idéal. Par conséquent, l’équation P⋅V = N⋅R⋅t est applicable à la recherche de la relation entre les quatre variables qui le décrivent: N, P, V et T
De cette façon, nous pouvons imaginer une partie de gaz idéal enfermé dans un récipient et formé de minuscules particules, qui se heurtent parfois les uns avec les autres et avec les parois du conteneur, toujours élastique.
est ce que nous voyons dans la prochaine animation d’une portion d’hélium, un gaz noble et monatomique:
Exemples de gaz idéal
Un gaz hypothétique est un gaz hypothétique, c’est-à-dire une idéalisation Cependant, dans la pratique, de nombreux gaz se comportent de manière très étroite, ce qui permet au modèle P⋅V = N⋅R⋅T lance des résultats très précis.
Gaz noble
Exemple des gaz qui se comportent comme idéal dans des conditions standard sont des gaz nobles, ainsi que des gaz lumineux: hydrogène, oxygène et azote.
le ballon aérostatique
au ballon d’air de la figure 1 La loi Charles peut être appliquée: le gaz est chauffé, donc l’air qui remplit le ballon Délange et par conséquent, il se lève.
Ballons d’hélium
L’hélium est, ainsi que de l’hydrogène, l’élément le plus courant de l’univers, et pourtant il est rare sur la terre. Comme il s’agit d’un gaz noble, il est inerte, contrairement à l’hydrogène, c’est pourquoi les ballons pleins d’hélium sont très utilisés comme éléments décoratifs.