Conceito de gás ideal
Os gases ideais são compostos exclusivamente por partículas de dimensões puntuais (de tamanho desprezível) que se encontram em movimento caótico e em alta velocidade. Nesse tipo de gás, a temperatura e a velocidade de translação das partículas são proporcionais.
Uma vez que não há interação entre as partículas de um gás ideal, a energia interna desse gás é sempre igual à soma da energia cinética de todas as partículas que o constituem.
O gás ideal é formado por partículas puntiformes que colidem elasticamente entre si.
O gás ideal é formado por partículas puntiformes que colidem elasticamente entre si.
Quaisquer que sejam os gases ideais, eles sempre contarão com o mesmo número de partículas para o mesmo volume. A massa deles, por sua vez, dependerá diretamente da sua massa molar (medida em g/mol), além disso, 1 mol de gás ideal (cerca de 6,0.1023 partículas) sempre ocupará um volume igual a 22,4 l.
Os gases reais, em que há ocorrência de colisões inelásticas entre partículas, aproximam-se muito do comportamento dos gases ideais em regimes de baixas pressões e altas temperaturas. Por coincidência, nas condições normais de pressão e temperatura da Terra (25 ºC e 1 atm), a maior parte dos gases comporta-se como gases ideais, e isso facilita o cálculo de previsões acerca do comportamento termodinâmico deles.
Alguns gases, como o vapor d'água, que se encontra diluído no gás atmosférico, não podem ser considerados gases ideais mas sim gases reais. Esses gases apresentam interações significativas entre suas partículas, que podem condensar-se, fazendo com que eles liquefaçam-se, caso haja uma queda de temperatura.
Características dos gases ideais
Confira, em resumo, algumas características dos gases ideais:
Neles só ocorrem colisões perfeitamente elásticas entre partículas;
Neles não existem interações entre partículas;
Neles as partículas têm dimensões desprezíveis;
1 mol de gás ideal ocupa um volume de 22,4 l, independentemente de qual seja o gás;
Gases reais comportam-se como gases ideais quando em regimes de baixas pressões e altas temperaturas;
Grande parte dos gases comporta-se de forma similar aos gases ideais.
Lei dos gases ideais
O estudo dos gases desenvolvido pelos estudiosos Charles Boyle, Joseph Louis Gay-Lussac e Robert Boyle levaram ao surgimento de três leis empíricas, usadas para explicar o comportamento dos gases ideais em regimes de temperatura, pressão e volume constantes, respectivamente.
Juntas essas leis formaram a base necessária para o surgimento da lei dos gases ideais, que relaciona o estado termodinâmico inicial de um gás, definido pelas grandezas P1, T1 e V1, com o seu estado termodinâmico final (P2, V2 e T2), depois de ter sofrido alguma transformação gasosa.
Confira a fórmula da lei geral dos gases:
A lei geral dos gases afirma que o produto da pressão pelo volume do gás, divido pela temperatura termodinâmica, em kelvin, é igual a uma constante. Essa constante, por sua vez, é descrita pela equação de Clapeyron, observe:
n – número de mols (mol)
R – constante universal dos gases perfeitos (0,082 atm.l/mol.K ou 8,31 J/mol.K)
Na fórmula, P é a pressão exercida pelo gás, V é o volume ocupado por esse gás, e T é a temperatura, medida em kelvin. A grandeza n refere-se ao número de mols, enquanto R é a constante universal dos gases ideais, que, frequentemente, é medida em unidades de atm.l/mol.K ou em J/mol.K, sendo essa última adotada pelo SI.
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