A Lei do Gás Ideal é uma equação matemática que você pode usar para resolver problemas relacionados à temperatura, volume e pressão dos gases. Embora a equação seja uma aproximação, é muito boa e é útil para uma ampla gama de condições. Ele usa duas formas estreitamente relacionadas que respondem pela quantidade de um gás de maneiras diferentes.
TL; DR (muito longo; não lidos)
A lei do gás ideal é PV = nRT , onde P = pressão, V = volume, n = número de moles de gás, T é temperatura e R é uma constante de proporcionalidade, geralmente 8.314. A equação permite resolver problemas práticos com gases.
Gás real vs ideal
Você lida com gases na vida cotidiana, como o ar que respira, o hélio em um balão de festa ou metano , o "gás natural" que você usa para cozinhar alimentos. Estas substâncias têm propriedades muito semelhantes em comum, incluindo a maneira como respondem à pressão e ao calor. No entanto, a temperaturas muito baixas, a maioria dos gases reais se transforma em líquido. Um gás ideal, em comparação, é mais uma idéia abstrata útil do que uma substância real; Por exemplo, um gás ideal nunca se transforma em líquido e não há limite para sua compressibilidade. No entanto, a maioria dos gases reais está perto o suficiente de um gás ideal que você pode usar a lei do gás ideal para resolver muitos problemas práticos.
Volume, temperatura, pressão e quantidade
As equações da lei do gás ideal tem pressão e volume em um lado do sinal de igual e quantidade e temperatura no outro. Isto significa que o produto da pressão e do volume fica proporcional ao produto da quantidade e temperatura. Se, por exemplo, você aumentar a temperatura de uma quantidade fixa de gás em um volume fixo, a pressão também deve aumentar. Ou, se mantiver a pressão constante, o gás deve expandir-se para um volume maior.
Gás ideal e temperatura absoluta
Para usar corretamente a lei dos gases ideais, você deve empregar unidades absolutas de temperatura . Graus Celsius e Fahrenheit não funcionam porque podem ir para números negativos. As temperaturas negativas na lei dos gases ideais fornecem pressão ou volume negativos, que não podem existir. Em vez disso, use a escala Kelvin, que começa no zero absoluto. Se você trabalha com unidades inglesas e deseja uma escala relacionada a Fahrenheit, use a escala Rankine, que também começa no zero absoluto.
Forma de equação I
A primeira forma comum da equação de gás ideal é, PV = nRT, onde P é pressão, V é volume, n é o número de moles de gás, R é uma constante de proporcionalidade, tipicamente 8.314, e T é a temperatura. Para o sistema métrico, use pascals para pressão, metros cúbicos para volume e Kelvins para temperatura. Para dar um exemplo, 1 mole de gás hélio a 300 Kelvins (temperatura ambiente) está abaixo de 101 quilopascals de pressão (pressão ao nível do mar). Quanto volume ocupa? Tome PV = nRT e divida ambos os lados por P, deixando V por si só no lado esquerdo. A equação torna-se V = nRT ÷ P. Uma mole (n) vezes 8.314 (R) vezes 300 Kelvin (T) dividido por 101.000 pascais (P) fornece 0,0247 metros cúbicos de volume, ou 24,7 litros.
Equação Formulário II
Nas aulas de ciências, outra forma comum de equação do Gás Ideal que você verá é PV = NkT. O grande "N" é o número de partículas (moléculas ou átomos) ek é a constante de Boltzmann, um número que permite usar o número de partículas em vez de moles. Note que, para o hélio e outros gases nobres, você usa átomos; para todos os outros gases, use moléculas. Use essa equação praticamente da mesma maneira que a anterior. Por exemplo, um tanque de 1 litro contém 10 moléculas de nitrogênio. Se você baixar a temperatura para 200 Kelvin, o que é a pressão do gás no tanque? Pegue PV = NkT e divida ambos os lados por V, deixando P sozinho. A equação torna-se P = NkT ÷ V. Multiplique 10 23 moléculas (N) pela constante de Boltzmann (1,38 x 10 -23), multiplique por 200 Kelvin (T) e depois divida por 0,001 metros cúbicos (1 litro ) para obter a pressão: 276 kilopascals.
