Qual è un gas ideale?
Un gas ideale è uno stato di materia teorica utilizzato dai fisici nell'analisi della teoria della probabilità.Il gas ideale è costituito da molecole che rimbalzano l'una dall'altra senza interagire altrimenti.Non ci sono forze di attrazione o repulsione tra le molecole e nessuna energia viene persa durante le collisioni.I gas ideali possono essere completamente descritti dal loro volume, densità e temperatura.
L'equazione statale per un gas ideale, comunemente noto come legge sul gas ideale, è PV ' NKT.Nell'equazione, n è il numero di molecole e K è costante di Boltzmanns, che è pari a circa 1,4 x 10 -23 joule per kelvin.Ciò che di solito è più importante è che la pressione e il volume sono inversamente proporzionali e ognuno è proporzionale alla temperatura.Ciò significa, ad esempio, che se la pressione viene raddoppiata mentre la temperatura viene mantenuta costante, il volume del gas deve dimezzare;Se il volume del gas viene raddoppiato mentre la pressione viene mantenuta costante, anche la temperatura deve raddoppiare.Nella maggior parte degli esempi, il numero di molecole nel gas è considerato costante.
Naturalmente, questa è solo un'approssimazione.Le collisioni tra molecole di gas non sono perfettamente elastiche, una certa energia viene persa e esistono forze elettrostatiche tra molecole di gas.Ma nella maggior parte delle situazioni quotidiane, la legge sul gas ideale si avvicina attentamente al comportamento effettivo dei gas.Anche se non viene utilizzato per eseguire calcoli, mantenere in mente le relazioni tra pressione, volume e temperatura può aiutare uno scienziato a comprendere in modo intuitivo un comportamento del gas. La legge ideale del gas è spesso la prima equazione in cui le persone imparano quando studiano gas inuna lezione introduttiva di fisica o chimica.L'equazione di Van der Waals, che include alcune piccole correzioni alle leggi di base del gas ideali, è anche insegnata in molti corsi introduttivi.In pratica, tuttavia, la correzione è così piccola che se la legge sul gas ideale non è abbastanza accurata per una determinata applicazione, l'equazione di Van der Waals non sarà abbastanza buona.in uno stato di equilibrio.Questa ipotesi è chiaramente falsa se la pressione, il volume o la temperatura stanno cambiando;Se queste variabili cambiano lentamente, uno stato chiamato equilibrio quasi statico, l'errore può essere accettabilmente piccolo.Rinunciare al presupposto dell'equilibrio quasi statico significa lasciare la termodinamica alle spalle per il mondo più complicato della fisica statistica.