Qual é o gás ideal?

Um gás ideal é um estado de matéria teórico usado pelos físicos na análise da teoria da probabilidade. O gás ideal é composto de moléculas que se afastam uma da outra sem interagir de outra forma. Não há forças de atração ou repulsão entre as moléculas, e nenhuma energia é perdida durante as colisões. Os gases ideais podem ser completamente descritos por seu volume, densidade e temperatura.

A equação de estado para um gás ideal, comumente conhecido como lei ideal de gás, é PV = nkt. Na equação, n é o número de moléculas e k é a constante de Boltzmann, que é igual a cerca de 1,4 x 10 -23 joules por kelvin. O que geralmente é mais importante é que a pressão e o volume são inversamente proporcionais e cada um é proporcional à temperatura. Isso significa, por exemplo, que se a pressão é dobrada enquanto a temperatura for mantida constante, o volume do gás deve pela metade; Se o volume do gás for dobrado enquanto a pressão for mantida constante, a temperatura também deve dobrar. EmA maioria dos exemplos, o número de moléculas no gás é considerado constante.

Claro, isso é apenas uma aproximação. As colisões entre moléculas de gás não são perfeitamente elásticas, existem alguma energia e existem forças eletrostáticas entre moléculas de gás. Mas, na maioria das situações cotidianas, a lei ideal de gás se aproxima de perto o comportamento real dos gases. Mesmo que não seja usado para realizar cálculos, manter as relações entre pressão, volume e temperatura em mente pode ajudar um cientista a entender o comportamento de um gás intuitivamente.

A lei ideal de gás é frequentemente a primeira equação que as pessoas aprendem ao estudar gases em uma aula introdutória de física ou química. A equação de Van der Waal, que inclui algumas pequenas correções para as suposições básicas da lei ideal da lei de gás, também é ensinada em muitos cursos introdutórios. Na prática, no entanto, a correção é tão pequena que se oA lei ideal de gás não é precisa o suficiente para uma determinada aplicação, a equação de van der Waal também não será boa o suficiente.

Como na maioria da termodinâmica, o gás ideal também é considerado em um estado de equilíbrio. Essa suposição é claramente falsa se a pressão, o volume ou a temperatura estiver mudando; Se essas variáveis ​​estiverem mudando lentamente, um estado chamado quase equilíbrio estático, o erro poderá ser aceitavelmente pequeno. Desistir da suposição de quase equilíbrio estático significa deixar a termodinâmica para trás para o mundo mais complicado da física estatística.