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by Marcelo Brito.
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[ O que é um gás ideal? ]
Como pressão, volume, temperatura e quantidade moléculas de gases estão relacionados?
Os gases são complicados. Eles estão cheios de bilhões de moléculas de gás de alta energia que podem colidir e possivelmente interagir.
Como os gases reais são difíceis de descrever exatamente, os estudiosos desenvolveram o conceito de gás ideal como uma aproximação para ajudar a modelar e prever o comportamento dos gases reais.
O termo gás ideal refere-se a um gás hipotético composto de moléculas que obedecem a certas regras.
- As moléculas de um gás ideal não se atraem nem se repelem.
- As únicas interações entre moléculas em um gás ideal são colisões elásticas
quando as moléculas colidem umas com as outras ou com as paredes do recipiente.
- As moléculas são pontuais (não possuem dimensões físicas).
[ O que é colisão elástica? ]
O termo colisão elástica refere-se a uma colisão na qual a energia cinética não é transformada em outras formas de energia durante a colisão.
Em outras palavras, a energia cinética pode ser trocada entre objetos em colisão, como moléculas, mas a energia cinética total antes da colisão é igual à energia cinética total após a colisão.
Uma colisão entre dois automóveis, em que a energia cinética é convertida em calor e som, resultando em dois pára-choques amassados, não seria elástica.
No caso dos gases ideais, em teoria, todas as suas moléculas possuem a mesma massa.
[ Como seriam as moléculas de um gás ideal? ]
Uma molécula de gás ideal não ocupa volume.
Um gás ocupa um volume porque as moléculas se expandem por uma grande área do espaço.
No entanto, uma molécula de gás ideal é aproximada como uma partícula pontual que não tem volume e não ocupa espaço.
Pode parecer idealista demais para ser verdade, mas é.
Não existe um gás ideal exato, mas existem alguns gases que são próximos o suficiente para que o conceito de gás ideal seja uma aproximação muito útil em muitas situações.
De fato, muitos dos gases nos quais estamos interessados são praticamente ideais em temperaturas próximas à temperatura ambiente e pressões próximas à pressão atmosférica.
Em pressões de gás muito altas (por exemplo, centenas de vezes a pressão atmosférica) ou temperaturas muito baixas (por exemplo, -200 °C), podem ocorrer desvios significativos da lei do gás ideal.
[ Qual é a forma molar da lei dos gases ideais? ]
No gás ideal, T(temperatura) é relacionada por uma equação simples chamada lei do gás ideal.
A simplicidade dessa relação é uma razão importante pela qual os gases são geralmente considerados ideais, a menos que haja uma razão específica para fazer o contrário.
PV=nRT
onde:
P é a pressão do gás,
V é o volume ocupado pelo gás,
T é a temperatura do gás,
R é a constante do gás,
n é o número de moles (moléculas) do gás.
Talvez o aspecto mais confuso da aplicação da lei dos gases ideais seja ter cuidado ao usar as unidades corretas.
Ao usar a constante universal dos gases perfeitos: R=8,31 J/(K・mol)
P = Pa (Pascal)
V = m³ (metros cúbicos)
T = K (Kelvin)
Ao usar a constante universal dos gases perfeitos: R=0,082 (L・atm)/(K・mol)
P = atm (atmosferas)
V = L (litros)
T = K (Kelvin)
Nota: 1 atm é aproximadamente 10⁵ Pa (Pascal)
1 m³ = 1000 L (litros)
[ Linguagem escolhida: Javascript ]
Interação com o usuário: Animação Gráfica 2D.
A animação em Javascript simula o movimento das moléculas de um Gás Ideal dentro de um recipiente fechado.
Simulação em 2D usando o "canvas".
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