definizione di gas ideale

Un gas ideale è un gas ipotetico il cui stato è completamente determinato dalla legge dei gas ideali in qualsiasi insieme di condizioni. Si tratta cioè di un gas la cui pressione, temperatura, volume e quantità di materia (numero di moli) sono correlate mediante la seguente equazione matematica:

dove P è la pressione assoluta, V è il volume occupato dal gas, n è il numero di moli di particelle di gas presenti, T è la temperatura assoluta e R è la costante universale dei gas ideali. Si tratta di un’equazione di stato a tre gradi di libertà, il che significa che la conoscenza di tre delle quattro variabili (P, V, n, e T) determina immediatamente il valore della quarta, e quindi definisce completamente lo stato del sistema. .

Caratteristiche di un gas ideale

• Obbediscono alla legge dei gas ideali in tutte le condizioni.
• Sono costituiti da particelle puntiformi.
• Le sue particelle non interagiscono tra loro.
• Non subiscono cambiamenti di fase, cioè non possono subire condensazione o deposizione.
• La sua energia interna è proporzionale alla temperatura.
• Hanno capacità termiche costanti, sia specifiche che molari.

Perché sono ideali?

I gas ideali rappresentano un modello semplificato dello stato gassoso, che è lo stato più semplice in cui si può trovare la materia. È un modello ideale (cioè, non è reale), poiché soddisfare l’equazione del gas ideale per qualsiasi valore di P, V, non T, implica che un gas ideale può essere compresso all’infinito fino a un volume tanto piccolo quanto vogliamo. , senza che cessi di essere un gas (cioè senza che diventi allo stato liquido o solido), indipendentemente dalla pressione o dalla temperatura.

Questo è possibile solo nella nostra immaginazione (da qui il termine ideale, che deriva da idea, qualcosa che esiste solo nella nostra mente), poiché i gas sono fatti di materia, e la materia, per definizione, occupa un volume nello spazio. . Ciò significa che se riduciamo costantemente il volume di un gas reale, a un certo punto le particelle di gas occuperanno tutto il volume disponibile e non saremo in grado di comprimerlo ulteriormente. Per poter comprimere un gas all’infinito, dovrebbe essere costituito da particelle puntiformi, cioè particelle che hanno massa ma non occupano un posto nello spazio, il che non è vero.

Inoltre, l’unico modo in cui un gas non si condensa mentre lo comprimiamo e avviciniamo le particelle è se le particelle non interagiscono tra loro in alcun modo. Nel mondo reale, anche le interazioni più deboli diminuiscono con la distanza, il che significa che aumentano man mano che avviciniamo le particelle l’una all’altra. Ciò implica che quando si comprime un gas reale, a un certo punto le particelle saranno abbastanza vicine l’una all’altra che queste forze sono abbastanza forti da legare insieme le particelle di gas, formando una fase condensata, cioè un liquido o un solido.

Gas reali che si comportano come gas ideali

Se i gas ideali non esistono, vale la pena chiedersi, allora, a cosa serve questo modello? La risposta è, fortunatamente, molto. Nessun gas reale si comporta idealmente in tutte le condizioni di pressione, temperatura e volume che possiamo immaginare. Tuttavia, la maggior parte dei gas reali si comportano come se fossero ideali in determinate condizioni specificate in cui le caratteristiche che li rendono reali contribuiscono così poco al loro comportamento reale da essere trascurabili.

Perché ciò avvenga, devono essere soddisfatte fondamentalmente due condizioni principali:

1. Che il volume occupato da tutte le particelle di gas è trascurabile rispetto al volume disponibile a muoversi (cioè il volume del contenitore che le contiene). Questa condizione cerca che le particelle siano il più possibile simili a particelle puntiformi.
2. Che le interazioni tra le particelle sono così deboli e così brevi che praticamente non possono influenzare il loro movimento all’interno del contenitore.

La prima condizione è soddisfatta quando la pressione di un gas reale è bassa. In queste condizioni, ci sono pochissime particelle, quindi virtualmente l’intero volume del contenitore è disponibile affinché le particelle si muovano liberamente.

La seconda condizione è soddisfatta ad alte temperature. Ricordiamo che la temperatura è una misura diretta dell’energia cinetica media delle particelle che compongono la materia, inclusi i gas. Maggiore è la temperatura, più velocemente le particelle si muovono all’interno del contenitore, il che rende trascurabili gli effetti delle forze di attrazione tra le particelle.

Conviene anche porre la seconda condizione che le particelle che compongono il gas, siano esse singole molecole o atomi (come nel caso dei gas nobili), non siano polari e che l’unica forma possibile di interazione tra una particella e un’altra è le forze di dispersione di Londra, cioè le interazioni intermolecolari più deboli conosciute.

Riferimenti

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Chang, R. (2002). Fisicochimica (1a ^ed .). EDUCAZIONE DELLA COLLINA DI MCGRAW.

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Farfan, R. (sf). Definizione di gas ideale . Scribb. https://es.scribd.com/document/261584369/Definicion-de-Gas-Ideal

Máxima U., J. (2021, 21 ottobre). Gas ideale . Caratteristiche. https://www.caracteristicas.co/gases-ideales/