Qual è la legge del gas ideale?
La legge del gas ideale è un'equazione usata in chimica per descrivere il comportamento di un "gas ideale", un'ipotetica sostanza gassosa che si muove in modo casuale e non interagisce con altri gas. L'equazione è formulata come PV = nRT, il che significa che il volume della pressione è uguale al numero di moli volte alla costante del gas ideale per la temperatura. La legge del gas ideale viene generalmente utilizzata con il sistema di unità SI, quindi P è in Pascal, V è in metri cubi, n è senza dimensioni e rappresenta il numero di moli, R è in joule diviso per kelvin volte moli e T è in kelvin. La legge può anche essere data come PV = NkT, con il numero di particelle (N) che sostituisce il numero di moli e la costante di Boltzmann che sostituisce la costante di gas ideale.
Un elemento importante che coloro che lavorano con la legge del gas ideale devono comprendere è che funziona solo in situazioni teoriche idealizzate. I gas reali interagiscono tra loro e con se stessi a vari livelli e tali interazioni riducono la casualità del movimento delle particelle di gas. A basse temperature e alte pressioni, ad esempio, è probabile che le forze attrattive tra i gas modifichino significativamente il comportamento dei gas. A temperature sufficientemente basse e alte pressioni, molti gas diventano persino liquidi, ma la legge del gas ideale non tiene conto di questo comportamento.
Esistono vari usi per la legge del gas ideale, ma implicano quasi sempre situazioni teoriche. Si può usare la legge del gas ideale per determinare una qualsiasi delle proprietà sconosciute di un gas ideale, supponendo che si conosca il resto delle proprietà. Se, ad esempio, sono noti la pressione, il numero di moli e la temperatura, è possibile calcolare il volume attraverso una semplice algebra. In alcuni casi, la legge del gas ideale può essere utilizzata in situazioni di vita reale, ma solo con gas i cui comportamenti seguono da vicino la legge a determinate condizioni di temperatura e pressione, e anche in questo caso può essere utilizzata solo come approssimazione.
La legge del gas ideale viene di solito insegnata in modo significativo nei corsi di chimica generale delle scuole superiori e dei college. Gli studenti usano la legge per apprendere le basi del calcolo in chimica e sono spesso tenuti a fare diverse conversioni di unità prima di applicare effettivamente l'equazione. La legge illustra anche alcuni concetti importanti sui comportamenti dei gas. Mostra, ad esempio, che un aumento della pressione di un sistema gassoso tende a corrispondere a una diminuzione del volume e viceversa. È importante comprendere le relazioni dimostrate, anche se l'equazione non può essere utilizzata per calcoli precisi sui sistemi gassosi reali.