Modelo de gas ideal
El modelo de gas ideal se usa para predecir el comportamiento de los gases y es uno de los modelos de sustancias más útiles y comúnmente utilizados jamás desarrollados. Se descubrió que si confinamos muestras de 1 mol de varios gases en un volumen idéntico y mantenemos los gases a la misma temperatura , entonces sus presiones medidas son casi las mismas . Además, cuando confinamos gases a densidades más bajas, las diferencias tienden a desaparecer. Se descubrió que tales gases tienden a obedecer la siguiente relación, que se conoce como la ley de los gases ideales :
pV = nRT
dónde:
p es la presión absoluta del gas
n es la cantidad de sustancia
T es la temperatura absoluta
Ves el volumen
R es la constante de gas ideal, o universal,igual al producto de la constante de Boltzmann y la constante de Avogadro. El poder de la ley del gas ideal está en su simplicidad. Cuandose dandos de las variables termodinámicas , p, v y T, se puede encontrar fácilmente la tercera.
El modelo de gas ideal se basa en los siguientes supuestos:
- La presión, el volumen y la temperatura de un gas ideal obedecen la ley del gas ideal .
- La energía interna específica es solo una función de la temperatura: u = u (T)
- La masa molar de un gas ideal es idéntica a la masa molar de la sustancia real.
- Los calores específicos – c p y c v – son independientes de la temperatura, lo que significa que son constantes.
Desde el punto de vista microscópico se basa en estos supuestos:
- Las moléculas del gas son esferas pequeñas y duras .
- Las únicas fuerzas entre las moléculas de gas son aquellas que determinan las colisiones puntuales .
- Todas las colisiones son elásticas y todo movimiento es sin fricción .
- La distancia promedio entre las moléculas es mucho mayor que el tamaño de las moléculas.
- Las moléculas se mueven en direcciones aleatorias.
- No hay otra fuerza atractiva o repulsiva entre estas moléculas.
Validez de la Ley del Gas Ideal
Dado que el gas ideal se define como aquel en el que todas las colisiones entre átomos o moléculas son perfectamente elásticas y en el que no existen fuerzas de atracción intermoleculares, en la naturaleza no existe un gas realmente ideal. Por otro lado, todos los gases reales se acercan al estado ideal a bajas presiones (densidades) . A bajas presiones, las moléculas están lo suficientemente separadas como para que no interactúen entre sí.
En otras palabras, la Ley del Gas Ideal es precisa solo a presiones relativamente bajas (en relación con la presión crítica p cr ) y altas temperaturas (en relación con la temperatura crítica T cr ). En estos parámetros, el factor de compresibilidad, Z = pv / RT , es aproximadamente 1 . El factor de compresibilidad se usa para explicar la desviación de la situación ideal. Este factor de corrección depende de la presión y la temperatura de cada gas considerado.
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