Tabla de Contenidos
En idealgas är en hypotetisk gas vars tillstånd helt bestäms av den ideala gaslagen under alla förhållanden. Det vill säga, det är en gas vars tryck, temperatur, volym och mängd materia (antal mol) är relaterade med hjälp av följande matematiska ekvation:
där P är det absoluta trycket, V är volymen som gasen upptar, n är antalet mol gaspartiklar som finns, T är den absoluta temperaturen och R är den universella idealgaskonstanten. Detta är en tillståndsekvation med tre frihetsgrader, vilket innebär att kunskap om tre av de fyra variablerna (P, V, n och T) omedelbart bestämmer värdet på den fjärde, och därför helt definierar systemets tillstånd. .
Egenskaper för en idealgas
- De lyder den idealiska gaslagen under alla förhållanden.
- De är uppbyggda av punktpartiklar.
- Dess partiklar interagerar inte med varandra.
- De genomgår inte fasförändringar, det vill säga de kan inte genomgå kondensation eller avsättning.
- Dess inre energi är proportionell mot temperaturen.
- De har konstant värmekapacitet, både specifik och molär.
Varför är de idealiska?
Ideala gaser representerar en förenklad modell av det gasformiga tillståndet, vilket är det enklaste tillståndet där materia kan hittas. Det är en ideal modell (det vill säga den är inte verklig), eftersom att uppfylla den ideala gasekvationen för alla värden på P, V, inte T, innebär att en idealgas kan komprimeras oändligt till en så liten volym som vi vill. , utan att det upphör att vara en gas (det vill säga utan att det blir ett flytande eller fast tillstånd), oavsett tryck eller temperatur.
Detta är bara möjligt i vår fantasi (därav termen ideal, som kommer från idé, något som bara existerar i vårt sinne), eftersom gaser är gjorda av materia och materia per definition upptar en volym i rymden. . Det betyder att om vi hela tiden minskar volymen av en riktig gas, kommer gaspartiklarna någon gång att uppta all tillgänglig volym och vi kommer inte att kunna komprimera den ytterligare. För att vi ska kunna komprimera en gas på obestämd tid skulle den behöva bestå av punktpartiklar, det vill säga partiklar som har massa men som inte upptar en plats i rymden, vilket inte är sant.
Det enda sättet som en gas inte kommer att kondensera när vi komprimerar den och flyttar partiklarna närmare varandra är om partiklarna inte interagerar med varandra på något sätt. I den verkliga världen minskar även de svagaste interaktionerna med avståndet, vilket gör att de ökar när vi flyttar partiklarna närmare varandra. Detta innebär att vid komprimering av en riktig gas kommer partiklarna vid någon tidpunkt att vara tillräckligt nära varandra för att dessa krafter är tillräckligt starka för att binda ihop gaspartiklarna och bilda en kondenserad fas, dvs en vätska eller ett fast ämne.
Riktiga gaser som beter sig som idealgaser
Om idealgaser inte existerar är det värt att fråga, vad är den här modellen till för? Svaret är, lyckligtvis, mycket. Ingen riktig gas beter sig idealiskt under alla förhållanden av tryck, temperatur och volym som vi kan föreställa oss. Men de flesta verkliga gaser beter sig som om de vore idealiska under vissa specificerade förhållanden där de egenskaper som gör dem verkliga bidrar så lite till deras faktiska beteende att de är försumbara.
För att detta ska ske måste i princip två huvudvillkor vara uppfyllda:
- Att volymen som upptas av alla gaspartiklar är försumbar jämfört med volymen som är tillgänglig att röra sig (det vill säga volymen på behållaren som innehåller dem). Detta tillstånd strävar efter att partiklarna är så lika spetspartiklar som möjligt.
- Att interaktionerna mellan partiklar är så svaga och så korta att de praktiskt taget inte kan påverka deras rörelse i behållaren.
Det första villkoret är uppfyllt när trycket på en riktig gas är lågt. Under dessa förhållanden finns det mycket få partiklar, så praktiskt taget hela volymen av behållaren är tillgänglig för partiklarna att röra sig fritt.
Det andra villkoret uppfylls vid höga temperaturer. Kom ihåg att temperaturen är ett direkt mått på den genomsnittliga kinetiska energin för de partiklar som utgör materia, inklusive gaser. Ju högre temperatur, desto snabbare rör sig partiklarna inuti behållaren, vilket gör effekterna av attraktionskrafterna mellan partiklar försumbara.
Det bidrar också till att ge det andra villkoret att partiklarna som utgör gasen, oavsett om dessa är enskilda molekyler eller atomer (som i fallet med ädelgaser), inte är polära och att den enda möjliga formen av interaktion mellan en partikel och en annan är Londons spridningskrafter, det vill säga de svagaste intermolekylära interaktionerna som är kända.
Referenser
Atkins, P., & dePaula, J. (2010). Atkins. Physical Chemistry (8: e upplagan ). Panamerican Medical Editorial.
Chang, R. (2002). Fysikalisk kemi (1: a uppl. ). MCGRAW HILL UTBILDNING.
Chang, R. (2021). Chemistry (11: e upplagan ). MCGRAW HILL UTBILDNING.
Farfan, R. (sf). Idealisk gasdefinition . Scribd. https://es.scribd.com/document/261584369/Definicion-de-Gas-Ideal
Máxima U., J. (2021, 21 oktober). Idealisk gas . Egenskaper. https://www.caracteristicas.co/gases-ideales/
