La ley de Gas Ideal es una ecuación matemática que puede usar para resolver problemas relacionados con la temperatura, el volumen y la presión de los gases. Aunque la ecuación es una aproximación, es muy buena, y es útil para una amplia gama de condiciones. Utiliza dos formas estrechamente relacionadas que explican la cantidad de un gas de diferentes maneras.
TL; DR (Demasiado larga; No leída)
La ley de Gas ideal es PV = nRT , donde P = presión, V = volumen, n = número de moles de gas, T es la temperatura y R es una constante de proporcionalidad, por lo general 8,314. La ecuación te permite resolver problemas prácticos con gases.
Gas real vs. ideal
Tratas con gases en la vida cotidiana, como el aire que respiras, el helio en un globo de fiesta o metano , el "gas natural" que utilizas para cocinar los alimentos. Estas sustancias tienen propiedades muy similares en común, incluida la forma en que responden a la presión y al calor. Sin embargo, a temperaturas muy bajas, la mayoría de los gases reales se convierten en líquido. Un gas ideal, en comparación, es más una idea abstracta útil que una sustancia real; por ejemplo, un gas ideal nunca se convierte en líquido, y no hay límite para su compresibilidad. Sin embargo, la mayoría de los gases reales son lo suficientemente parecidos a un gas ideal que puede usar la ley de Gas Ideal para resolver muchos problemas prácticos.
Volumen, temperatura, presión y cantidad
Las ecuaciones de la Ley de Gas Ideal tener presión y volumen en un lado del signo igual y cantidad y temperatura en el otro. Esto significa que el producto de la presión y el volumen se mantiene proporcional al producto de la cantidad y temperatura. Si, por ejemplo, aumenta la temperatura de una cantidad fija de gas en un volumen fijo, la presión también debe aumentar. O, si mantiene la presión constante, el gas debe expandirse a un volumen mayor.
Gas ideal y temperatura absoluta
Para utilizar la ley de Gas ideal correctamente, debe emplear unidades absolutas de temperatura. . Los grados Celsius y Fahrenheit no funcionarán porque pueden ir a números negativos. Las temperaturas negativas en la ley de Gas Ideal le dan presión o volumen negativo, que no puede existir. En cambio, use la escala Kelvin, que comienza en el cero absoluto. Si trabajas con unidades inglesas y quieres una escala relacionada con Fahrenheit, utiliza la escala de Rankine, que también comienza en el cero absoluto.
Forma de ecuación I
La primera forma común de la ecuación de Gas ideal es, PV = nRT, donde P es presión, V es volumen, n es el número de moles de gas, R es una constante de proporcionalidad, típicamente 8.314, y T es la temperatura. Para el sistema métrico, use pascales para presión, metros cúbicos para volumen y Kelvins para temperatura. Por poner un ejemplo, 1 mol de helio gaseoso a 300 Kelvin (temperatura ambiente) tiene menos de 101 kilopascales de presión (presión a nivel del mar). ¿Cuánto volumen ocupa? Tome PV = nRT, y divida ambos lados por P, dejando V solo en el lado izquierdo. La ecuación se convierte en V = nRT ÷ P. Un mol (n) multiplicado por 8.314 (R) por 300 Kelvin (T) dividido por 101,000 pascales (P) dan 0.0247 metros cúbicos de volumen, o 24.7 litros.
Ecuación Forma II
En las clases de ciencias, otra forma común de ecuación de Gas Ideal que verás es PV = NkT. La gran "N" es el número de partículas (moléculas o átomos), y k es una constante de Boltzmann, un número que le permite usar la cantidad de partículas en lugar de moles. Tenga en cuenta que para el helio y otros gases nobles, utiliza átomos; para todos los demás gases, use moléculas. Usa esta ecuación de forma muy similar a la anterior. Por ejemplo, un tanque de 1 litro contiene 10 23 moléculas de nitrógeno. Si baja la temperatura a 200 Kelvins, ¿cuál es la presión del gas en el tanque? Tome PV = NkT y divida ambos lados por V, dejando P solo. La ecuación se convierte en P = NkT ÷ V. Multiplica 10 23 moléculas (N) por la constante de Boltzmann (1.38 x 10 -23), multiplica por 200 Kelvin (T) y luego divide por 0.001 metros cúbicos (1 litro ) para obtener la presión: 276 kilopascales.
