Fisica Iv

Un gas ideal es un gas[->0] teórico[->1] compuesto de un conjunto de partículas puntuales[->2] 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[->3], una ecuación de estado[->4] simplificada, y que puede ser analizada mediante la mecánica estadística[->5].
En condiciones normales tales comocondiciones normales de presión y temperatura[->6], la mayoría de los gases reales se comportan en forma cualitativa como un gas ideal. Muchos gases tales como el aire[->7], nitrógeno[->8], oxígeno[->9], hidrógeno[->10], gases nobles[->11], y algunos gases pesados tales como el dióxido de carbono[->12] pueden ser tratados como gases ideales dentro de una tolerancia razonable.1 Generalmente, elapartamiento de las condiciones de gas ideal tiende a ser menor a mayores temperaturas[->13] y a menor densidad[->14] (o sea a menor presión[->15]),1 ya que el trabajo[->16] realizado por las fuerzas intermoleculares es menos importante comparado con energía cinética[->17] de las partículas, y el tamaño de las moléculas es menos importante comparado con el espacio vacío entre ellas.
El modelo de gasideal tiende a fallar a temperaturas menores o a presiones elevadas, cuando las fuerzas intermoleculares y el tamaño intermolecular es importante. También por lo general, el modelo de gas ideal no es apropiado para la mayoría de los gases pesados, tales como vapor de agua[->18] o muchos fluidos refrigerantes[->19].1 A ciertas temperaturas bajas y a alta presión, los gases reales sufren unatransición de fase[->20], tales como a un líquido[->21] o a un sólido[->22]. El modelo de un gas ideal, sin embargo, no describe o permite las transiciones de fase. Estos fenómenos deben ser modelados por ecuaciones de estado[->23] más complejas.
El modelo de gas ideal ha sido investigado tanto en el ámbito de la dinámica newtoniana (como por ejemplo en "teoría cinética[->24]") y en mecánicacuántica[->25] (como en el "gas in a box"). El modelo de gas ideal también ha sido utilizado para modelar el comportamiento de electrones dentro de un metal (en el Modelo de Drude[->26] y en el modelo de electrón libre[->27]), y es uno de los modelos más importantes utilizados en la mecánica estadística[->28].
Tipos de gases ideales
Existen tres clases básicas de gas ideal:
· el clásico o gas ideal deMaxwell-Boltzmann[->29],
· el gas ideal cuántico de Bose, compuesto de bosones[->30], y
· el gas ideal cuántico de Fermi[->31], compuesto de fermiones[->32].
El gas ideal clásico puede ser clasificado en dos tipos: el gas ideal termodinámico clásico y el gas ideal cuántico de Boltzmann. Ambos son esencialmente el mismo, excepto que el gas ideal termodinámico está basado en la mecánicaestadística[->33] clásica, y ciertos parámetros termodinámicos tales como la entropía[->34] son especificados a menos de una constante aditiva. El gas ideal cuántico de Boltzmann salva esta limitación al tomar el límite del gas cuántico de Bose gas y el gas cuántico de Fermi gas a altas temperaturas para especificar las constantes aditivas. El comportamiento de un gas cuántico de Boltzmann es el mismo que el deun gas ideal clásico excepto en cuanto a la especificación de estas constantes. Los resultados del gas cuántico de Boltzmann son utilizados en varios casos incluidos la ecuación de Sackur-Tetrode de la entropía de un gas ideal y la ecuación de ionización de Saha para un plasma[->35] ionizado debil.
[editar] Gas ideal termodinámico clásico
Las propiedades termodinámicas de un gas ideal puedenser descriptas por dos ecuaciones:
La ecuación de estado[->36] de un gas ideal clásico que es la ley de los gases ideales[->37]

y la energía interna[->38] a volumen constante de un gas ideal que queda determinada por la expresión:

donde
· P es la presión[->39]
· V es el volumen[->40]
· n es la cantidad de sustancia[->41] de un gas (en moles[->42])
· R es la constante de...