Gas perfecto

Es un gas ideal cuyas moléculas no ocupan volumen propio y ejercen entre sí fuerzas de cohesión.

En la naturaleza no existen gases perfectos; un gas real se parece a un gas perfecto tanto más cuanto menor sea la presión, ya que en estas condiciones es menor el número de moléculas por unidad de volumen, con lo que éstas ocupan menos parte del volumen total y al encontrarse muy separadas ejercen poca fuerza de cohesión.

Ley de los gases perfectos

Se considera un gas que se halla encerrado en un recipiente de volumen , a una temperatura de 0°C, es decir, , y a una presión .

Si se comprime hasta un volumen V, procurando hacerlo lentamente con objeto de que no varíe la temperatura, la presión aumentará hasta un valor .

El gas debe verificar la ley de Boyle y Mariotte,  que dice:

“La presión y el volumen de un gas a una determinada temperatura son inversamente proporcionales”:

Si se calienta el gas hasta una temperatura T sin dejar que el volumen se altere, la presión aumentará, debiéndose verificar la fórmula de dilatación de los gases a volumen constante:

Donde a es el coeficiente de dilatación cuyo valor es:

Con objeto de relacionar las condiciones iniciales del sistema,, con las condiciones finales , se elimina  en las dos igualdades anteriormente obtenidas:

Para lo que se despeja de la primera:

Y se sustituye en la segunda:

Independientemente, considerando que:

Y sustituyendo estos valores en la última expresión obtenida:

Se tiene:

De donde, finalmente resulta:

Fórmula de la ley de los gases perfectos.

Ecuación de estado de los gases perfectos

Se usa esta fórmula en los casos en que se desea relacionar la masa de un gas con su presión, volumen y temperatura.

Sean n moles de un gas, que sometidos a una presión p y a una temperatura absoluta T, ocupando un volumen V.

Según el principio de Avogadro, enunciado en Química, cualquier gas en condiciones normales de presión y temperatura ocupa un volumen de 22,4 litros por mol; en consecuencia, los n moles presentes en la muestra, si se hallan a 273 °K de temperatura y 1 atm de presión, ocuparán .

Se puede constituir en la ley de los gases perfectos os valores:

Con lo que se obtiene:

Y considerando que el valor:

Se simboliza por la letra R, la ley de los gases perfectos queda de la forma: