Gases Reales Y Gases Ideales

GASES IDEALES Y REALES
La ley de los 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 alcomportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.
Empíricamente, se observan una serie de relaciones 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 que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura yla cantidad (en moles) de un gas ideal es:

Donde:
• = Presión absoluta (medida en atmósferas)
• = Volumen (en esta ecuación el volumen se expresa en litros)
• = Moles de Gas
• = Constante universal de los gases ideales
• = Temperatura absoluta
Dado que el volumen especifico (v) es:
v = V/n
Entonces la ecuación de gas ideal queda:
P . v=R . T
Otra forma deexpresar la ecuación es en función de la masa (m)
P .V. = m . Rg. T
Donde Rg es una constante para cada gas.
Restricciones del modelo ideal
La ecuación de los gases ideales no tiene buena correlación con el comportamiento de los gases reales. Al considerar el volumen molecular y las fuerzas de atracción-repulsión despreciables, no es fiable cuando el volumen es pequeño o latemperatura es baja, ya que los factores que se despreciaron influyen más. Es por eso que se la utiliza a altas temperaturas (la energía cinética de las moléculas es alta comparada con las fuerzas de atracción-repulsión) y bajas presiones (el volumen es muy grande comparado con el volumen de las moléculas del gas). En general el criterio utilizado es que se puede utilizar dicha ecuación cuando latemperatura a la que se está trabajando (o el rango de temperaturas) es superior a dos veces la temperatura crítica del compuesto

El factor de compresibilidad z
Si bien hay muchos modelos matemáticos distintos, todos de pueden generalizar mediante la siguiente expresión:

z es lo que se denomina factor de compresibilidad, que representa cuán alejado estamos del modelo ideal de los gases. Si z vale1, entonces el modelo ideal es aplicable. Sin embargo, los valores de z pueden variar entre 0 y 1, e incluso puede tomar valores mayores a 1. La desviación z se puede calcular con cualquiera de los modelos matemáticos. De la ecuación anterior sale que

Si se resuelve lo anterior para los distintos modelos, se puede hallar z. Según qué modelo estemos usando, el z expresará la desviación de esemodelo respecto al modelo ideal. Si estamos trabajando a cierta presión y temperatura, tendremos cierto valor de volumen específico. Si tenemos una medición experimental del volumen específico, podemos expresar donde νi es el volumen específico molar ideal y νr el volumen específico molar real (medido). La expresión anterior sirve también para hallar z usando el volumen específico calculado conel modelo ideal y el calculado con otro de los modelos matemáticos.
A continuación se muestra la tabla de compresibilidad generalizada para obtener el valor de z partir de valores de presión y temperaturas reducidas (Pr y Tr)
Pr = P/Pc Tr = T/Tc
Donde P y T son la presión y temperatura del gas y Pc y Tc son la presión y temperatura criticadel gas y se obtienen de tablas termodinámicas.

Modelo Matemático de Van der Waals
La ecuación de Van der Waals es una ecuación que generaliza la ecuación de los gases ideales, haciendo entrar en consideración tanto el volumen finito de las moléculas de gas como otros efectos que afectan al término de presiones. Tiene la forma:

Nótese que ν es el volumen molar. En esta expresión, a, b y...