Um gás ideal ou gás perfeito é aquele em que a força de atração ou repússa molecular entre as partículas que a compõem, portanto, é considerada insignificante toda a sua a energia é cinética, isto é, energia associada ao movimento.
Em um gás assim, as partículas geralmente ficam bastante longe de alguns De outros, embora de vez em quando eles batem entre eles e com as paredes do recipiente.
Por outro lado, no gás ideal não importa o tamanho ou a massa das partículas , uma vez que presume-se que o volume ocupado por eles é muito pequeno em comparação com o volume do próprio gás.
é, é claro, é apenas uma aproximação, porque na realidade há sempre algum grau de interação entre átomos e Moléculas Também sabemos que as partículas ocupam espaço e têm massa.
Não obstante essas suposições funcionam muito bem em muitos casos, como em baixa molecular Gases de peso, em uma boa gama de pressões e temperaturas.
No entanto, gases de alto peso molecular, especialmente em altas pressões ou baixas temperaturas, não se comportam em todos os gases ideais e outros modelos criados com o objetivo de descrever -los com mais precisão.
Primeiras experiências
As leis que governam os gases são empíricos, isto é, emergiram da experimentação. Os experimentos mais notáveis foram realizados ao longo do século XVII, XVIII e início do século XIX.
Primeiro de todos são os de Robert Boyle (1627-1691) e Edme Mariotte (1620-1684), aqueles que independentemente modificou a pressão em um gás e registrou sua mudança de volume, descobrindo que eles eram inversamente proporcionais: em maior pressão, menor volume.
para sua parte, Jacques Charles (1746-1823) estabeleceu que o volume e a temperatura absoluta foram diretamente proporcionais , desde que a pressão permanecesse constante.
Amadeo AVOGADRO (1776-1856) descobriu que dois volumes idênticos de diferentes gases que continha mesma quantidade de partículas, desde que a pressão e a temperatura fossem iguais. E finalmente José de Lussac gay (1778-1850), ele disse que mantendo o volume fixado, a pressão em um gás é diretamente proporcional à temperatura.
As leis de gás ideais
Estas descobertas são expressas por fórmulas simples, chamando de pressão, V para o volume, n o número de partículas e a temperatura de gás ideal:
lei de Boyle-Mariotte
Quanto tempo À medida que a temperatura é fixa, o seguinte ocorre:
p⋅v = constante
Lei de Charles
Quando o gás estiver sob pressão constante:
v / t = constante
lei gay lussac
mantendo o gás em um volume fixo É verdade que:
p / t = constante
AVOGADRO LEI
Volumes de gás idênticos, sob as mesmas condições de pressão e temperatura têm o mesmo número de partículas. 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 dos Gases antes de enunciados são combinados para formar a equação geral que rege o comportamento de gás ideal:
v α n
v α t
Portanto:
v α n⋅t
Além disso, da Lei Boyle:
v = constante / p
Então podemos afirmar que:
v = (constante xn⋅t) / p
a constante é chamada de constante do gase e é denotada pela letra R.Com esta eleição, a equação do estado de gás ideal relaciona quatro variáveis que descrevem o estado do gás, nomeadamente n, r, p e t, ficar:
p⋅v = n⋅r⋅t
Essa equação relativamente simples, é consistente com as leis dos gases ideais. Por exemplo, se a temperatura for constante, a equação é reduzida à lei do Boyle-Mariotte.
a constante de gás
como temos dito antes, sob condições padrão de temperatura e Pressão, isto é, a 0 ° C (273,15 k) e 1 atmosfera de pressão, o comportamento de muitos gases é próximo ao gás ideal. Sob estas condições, o volume de 1 molde de gás é 22.414 l.
nesse caso:
r = (p⋅v) / (n⋅t) = (1 ATM x 22,414 L) / (1 mol x 273,15 k) = 0,0821 ATM ⋅ L / MOL ⋅ K
A constante de gás também pode ser expressa em outras unidades, por exemplo, no sistema internacional, se vale a pena :
r = 8,314 j2 mol-1⋅ k-1
Quando um problema é resolvido pela lei dos gases ideais, é conveniente prestar atenção às unidades em que A constante é expressa, já que como podemos ver, há muitas possibilidades.
Comportamento de um gás ideal
Como dissemos, qualquer gás sob condições padrão de pressão e temperatura e que é baixo peso molecular, se comporta muito de perto no gás ideal. Portanto, a equação p⋅v = n⋅r⋅t é aplicável para encontrar a relação entre as quatro variáveis que descrevem: n, p, v e t.
Desta forma, podemos imaginar uma parte do gás ideal incluída em um recipiente e formado por minúsculas partículas, que ocasionalmente colidem uns com os outros e com as paredes do recipiente, sempre elásticas.
é o que vemos na próxima animação de uma porção de hélio, um gás nobre e monoatômico:
exemplos de gases ideais
Um gás ideal é um gás hipotético, isto é, é uma idealização , no entanto, na prática, muitos gases se comportam de maneira muito próxima, tornando possível o modelo p⋅v = n⋅r⋅t lança resultados muito precisos.
Gases nobres
Exemplo de gases que se comportam como ideais sob condições padrão são gases nobres, bem como gases claros: hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.
o balão aerostático
para o balão de ar da figura 1 A lei de Charles pode ser aplicada: o gás é aquecido, portanto o ar que preenche o balão Expandir e, como conseqüência, aumenta. Hélio é, juntamente com hidrogênio, o elemento mais comum no universo, e ainda assim é escassa na terra. Como é um gás nobre, é inerte, ao contrário do hidrogênio, é por isso que os balões cheios de hélio são muito usados como elementos decorativos. balões de hélio