Edad Media

Gases ideales
Introducción
Un gas ideal, es un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí. El concepto de gas ideal es útil porque el mismo se comporta según la ley de los gases ideales, una ecuación de estado simplificada, y que puede ser analizada mediante la mecánica estadística.
Ley de los gases ideales
La ley delos gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura en un gas ideal. Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son losgases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.
Empíricamente, se observan una serie de relaciones proporcionales entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834.
La ecuación de estado
La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperaturay la cantidad (en moles) de un gas ideal es:

Donde:
• = Presión absoluta (medida en atmosferas).
• = Volumen (expresado en litros en esta ecuación).
• = Moles de gas.
• = Constante universal de los gases ideales.
• = Temperatura absoluta.
Teoría cinética molecular
Esta teoría fue desarrollada por Ludwig Boltzmann y Maxwell. Nos indica las propiedades de un gas ideal a nivelmolecular.
• Todo gas ideal está formado por N pequeñas partículas puntuales (átomos o moléculas).
• Las moléculas gaseosas se mueven a altas velocidades, en forma recta y desordenada.
• Un gas ideal ejerce una presión continua sobre las paredes del recipiente que lo contiene, debido a los choques de las partículas con las paredes de este.
• Los choques moleculares son perfectamente elásticos. No haypérdida de energía cinética.
• No se tienen en cuenta las interacciones de atracción y repulsión molecular.
• La energía cinética media de la translación de una molécula es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.
En estas circunstancias, la ecuación de los gases se encuentra teóricamente:

Donde es la constante de Boltzmann, donde N es el número de partículas.Ecuación general de los gases ideales
Partiendo de la ecuación de estado:

Tenemos que:

Donde R es la constante universal de los gases ideales, luego para dos estados del mismo gas, 1 y 2:

Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles «n» es constante), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a la presión y volumen del gas, e inversamente proporcional asu temperatura.

Ecuación térmica de estado del gas ideal
La ecuación de estado de un sistema simple, cuyo acoplamiento con los alrededores se realiza a través del volumen, tal como el caso que ahora nos ocupa, es de la forma donde f (p,V,T)=0 es la ecuación de una superficie en el espacio termodinámico (p,V,T), para cuyo estudio se suele recurrir a considerar cortes de la misma con planosparalelos a los tres planos coordenados. De esta forma, se obtienen las curvas planas isotermas, isobaras e isocoras o isóteras. Todas estas transformaciones se pueden representar mediante el diagrama p-V o de Clapeyron y corresponden, respectivamente, a las leyes de Boyle-Mariotte (que relaciona el volumen de un gas con su presión cuando se mantiene constante la temperatura) y a las leyes deGay-Lussac y Charles. Estas leyes indican que el estado del gas queda inequívocamente definido al dar valores a dos cuales quiera de las variables termodinámicas, ya que el valor de la otra quedará determinado a partir de la ecuación de estado.
Para una temperatura fija, todas las transformaciones de un gas ideal vienen definidas por la ecuación, que en el diagrama de Clapeyron se representa...