Qual é a lei do gás ideal?

A lei dos gases ideais é uma equação usada na química para descrever o comportamento de um "gás ideal", uma substância gasosa hipotética que se move aleatoriamente e não interage com outros gases. A equação é formulada como PV = nRT, significando que a pressão vezes o volume é igual ao número de moles vezes a temperatura ideal do gás constante vezes a temperatura. A lei do gás ideal é geralmente usada com o sistema SI de unidades, então P está em Pascal, V está em metros cúbicos, n é adimensional e representa o número de moles, R está em joules divididos por kelvins vezes em moles e T está em Kelvins. A lei também pode ser dada como PV = NkT, com o número de partículas (N) substituindo o número de moles e a constante de Boltzmann substituindo a constante de gás ideal.

Um elemento importante que aqueles que trabalham com a lei dos gases ideais devem entender é que ela funciona apenas em situações teóricas idealizadas. Gases reais interagem entre si e entre si em graus variados, e essas interações diminuem a aleatoriedade do movimento das partículas de gás. Em baixas temperaturas e altas pressões, por exemplo, é provável que as forças de atração entre os gases alterem significativamente a maneira como os gases se comportam. Em temperaturas suficientemente baixas e altas pressões, muitos gases se tornam líquidos, mas a lei ideal dos gases não explica esse comportamento.

Há uma variedade de usos para a lei ideal dos gases, mas eles quase sempre envolvem situações teóricas. Pode-se usar a lei do gás ideal para determinar qualquer uma das propriedades desconhecidas de um gás ideal, assumindo que se conheça o restante das propriedades. Se, por exemplo, a pressão, o número de moles e a temperatura forem conhecidos, é possível calcular o volume através de álgebra simples. Em alguns casos, a lei ideal dos gases pode ser usada em situações da vida real, mas apenas com gases cujos comportamentos seguem de perto a lei em determinadas condições de temperatura e pressão, e mesmo assim só pode ser usada como aproximação.

A lei do gás ideal é geralmente ensinada em detalhes significativos nas aulas de química geral do ensino médio e superior. Os alunos usam a lei para aprender os conceitos básicos de cálculo em química e geralmente precisam fazer várias conversões de unidades antes de aplicar a equação. A lei também ilustra vários conceitos importantes sobre o comportamento dos gases. Isso mostra, por exemplo, que um aumento na pressão de um sistema gasoso tende a corresponder a uma diminuição no volume e vice-versa. É importante entender as relações demonstradas, mesmo que a equação não possa ser usada para cálculos precisos sobre sistemas gasosos reais.