Qual è la legge dei gas perfetti?

La legge del gas ideale è un'equazione utilizzato in chimica per descrivere il comportamento di un "gas ideale," sostanza gassosa ipotetica che si muove in modo casuale e non interagisce con altri gas. L'equazione è formulato come PV = nRT, il che significa che il volume volte la pressione è uguale numero di moli volte volte costante la temperatura dei gas perfetti. La legge del gas ideale è generalmente utilizzato con il sistema SI di unità, quindi P è in Pascal, V è in metri cubi, n è adimensionale e rappresenta il numero di moli, R è in joule divise da Kelvin volte moli, e T è in kelvin. La legge può anche essere somministrato come PV = NkT, con il numero di particelle (N) che sostituisce il numero di moli, e la costante di Boltzmann sostituendo la costante dei gas ideali.

Un elemento importante che coloro che lavorano con la legge dei gas ideali deve capire è che funziona solo in situazioni teoriche idealizzati. Gas reali interagiscono tra loro e con se in misura diversa, e queste interazioni toglie la casualità del movimento di particelle di gas. Alle basse temperature e pressioni elevate, ad esempio, le forze di attrazione tra i gas sono suscettibili di alterare significativamente il modo in cui i gas si comportano. A temperature sufficientemente basse e alte pressioni, molti gas persino diventano liquidi, ma la legge dei gas perfetti non rappresentano questo comportamento.

Vi sono una varietà di usi per la legge dei gas ideali, ma quasi sempre coinvolgono situazioni teoriche. Si può usare la legge dei gas perfetti per determinare qualsiasi delle proprietà sconosciute di un gas ideale, supponendo che si conosce il resto delle proprietà. Se, per esempio, la pressione, il numero di moli, e la temperatura sono noti, è possibile calcolare il volume benché semplice algebra. In alcuni casi, la legge del gas ideale può essere usata in situazioni reali, ma solo con gas cui comportamenti seguire da vicino la legge in determinate condizioni di temperatura e pressione, e anche allora può essere usato solo come approssimazione.

La legge dei gas perfetti è generalmente insegnata in dettaglio significativo nella scuola superiore e universitari lezioni di chimica generale. Gli studenti usano la legge per imparare le basi di calcolo per la chimica e sono spesso necessari per fare diverse conversioni di unità prima di applicare l'equazione. La legge illustra anche alcuni importanti concetti riguardo il comportamento del gas. Essa mostra, per esempio, che un aumento della pressione di un sistema gassosa tende a corrispondere ad una diminuzione del volume, e viceversa. È importante comprendere le relazioni dimostrate, anche se l'equazione non può essere utilizzato per i calcoli precisi circa sistemi gassosi reali.