Gás ideal

Ao estudarmos a dilatação dos sólidos e líquidos, vemos que quando esses materiais têm suas temperaturas aumentadas sofrem variação em seu volume, ou seja, dizemos que os materiais líquidos e sólidos sofrem aumento em suas dimensões. Em ralação aos gases, podemos dizer que não possuem o mesmo comportamento dos sólidos e dos líquidos, pelo fato de eles ocuparem todo o recipiente em que estão contidos e também pelo fato de eles poderem estar submetidos a pressões diferentes.

Assim como todos os materiais sólidos e líquidos, os gases são compostos por um número gigantesco de átomos e moléculas que se movimentam de acordo com as leis da cinemática. No entanto, é impossível escrever equações de movimento dessas partículas e tentar acompanhar o movimento de cada uma delas. Por exemplo, o número de moléculas de gás oxigênio e nitrogênio, contidas em um litro de ar, é da ordem de 10²² moléculas. Mesmo os computadores mais potentes não conseguem levar em conta tamanho número de equações.

 Para simplificar o estudo, costuma-se trabalhar com características macroscópicas dos gases. Por exemplo, a pressão que um gás exerce sobre as paredes do reservatório que o contém é a medida da força total exercida pelas moléculas que estão se chocando contra a parede naquele instante, dividida pela área em questão. Assim, apesar de não se conhecer com detalhe a contribuição de cada molécula para a força total, pode-se medir a contribuição média por molécula para a pressão.

Usualmente, descrevemos um gás a partir de quatro variáveis, que podem ser facilmente medidas em laboratório: a temperatura, o volume, a pressão e a quantidade de gás (em massa ou em número de moléculas). Entretanto, pode ocasionar a variação de outra. Ao alterarmos a temperatura do gás, seu volume ou sua pressão irá mudar.

Para que tenhamos um gás ideal, precisamos que ele seja portador de algumas características básicas.

Características de um gás ideal

É composto de partículas puntiformes, ou seja, de tamanho desprezível; dessa maneira, elas não podem realizar movimento de rotação.

A força de interação elétrica entre as partículas devem ser nulas, ou seja, elas devem estar bem afastadas para que não haja força elétrica.

Há ocorrência de interação apenas durante as colisões, que são perfeitamente elásticas; e após esta colisão entre duas partículas, não há perda de energia na forma de calor.

Então, para que o gás possa ser dito ideal, deve ter pressão baixa (as partículas devem estar mais afastadas uma das outras) e alta temperatura (as partículas devem vibrar com mais energia).

O estudo do comportamento dos gases resultou em uma relação entre as variáveis: temperatura, pressão, volume e número de mols do gás. Essa relação matemática é conhecida como a Lei dos Gases Ideais. A maioria dos gases reais se comporta de acordo com esta lei. Apenas em poucas situações, como próximo de uma transição de fase ou temperaturas muito baixas, esta lei não é obedecida.

A Lei dos gases ideais nos permite determinar o valor de uma das variáveis de estado de um gás se conhecermos as outras três. Assim, quando o número de mols de um gás permanece constante, a Lei dos Gases Ideais é expressa pela seguinte equação:

P.V=n.R.T

Onde P é a pressão; V é o volume; n é o número de mols, R é a constante dos gases e T é a temperatura. Um gás é dito ideal quando obedece à Lei dos Gases Ideais. Esta lei é a combinação das Leis de Boyle, de Charles e da Lei de Gay-Lussac e Avogadro.

Por Domiciano Marques
Graduado em Física