La Ley de Gas Ideal predice con mucha precisión no solo el volumen de gas, sino también la temperatura y la cantidad de moles de gas. Para hacer esto, hace algunas suposiciones sobre el comportamiento de un gas, que es de donde proviene la parte “ideal”. A temperatura y presión estándar (STP), un mol de un gas ideal ocupa 22.7 litros (actualizado en la década de 1980 de 22.4 L cuando IUPAC cambió la definición de STP a 1 bar (100 kPa) en lugar de 1 atmósfera (103.1 kPa). Puede resolver el volumen de gas utilizando la fórmula PV = nRT donde P = presión en atmósferas, V es volumen en litros, n es el número de moles de gas, R es la constante de gas 0.082 y T es la temperatura en grados Kelvin ( K)
Entonces, a medida que P aumenta, V o T deben disminuir. Si tiene el gas en una botella sellada (el volumen es constante, a medida que P aumenta, T también debe aumentar para mantener los dos lados de la ecuación en equilibrio. Pero una imagen vale más que 1000 palabras …
Entonces, en STP (273.15 K, o 0 C), el volumen de un mol de un gas ideal en STP sería:
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V = nRT / P (misma fórmula que antes, pero resolviendo para V)
La sustitución en los valores de un mol de gas en STP nos da: V = 1 mol * (0.082 * 273.15) / 0.987Atm = 22.7 L
Aquí hay una imagen que muestra cómo se vería si pudiéramos ver moléculas de gas a baja o alta presión. Aquí, el número de moles de gas se mantiene constante pero el volumen se reduce, lo que provoca un aumento de la presión. Tenga en cuenta que la presión es simplemente la suma de la fuerza de todas las moléculas de gas que impactan cada centímetro cuadrado del lado del recipiente.
A medida que disminuye el volumen del gas, aumenta la presión, porque hay más moléculas de gas que impactan por cm cuadrado que impactan en el costado del contenedor.
De la misma manera, el gas a una temperatura más alta, que tiene una energía promedio más alta por molécula, presionará más las paredes del recipiente, aumentando la presión. La siguiente figura muestra cómo la temperatura y la presión afectan el volumen de un gas ideal.
La ecuación PV = nRT supone que las moléculas de gas no interactúan entre sí (por ejemplo, se adhieren) y que el tamaño de las moléculas de gas es insignificante en comparación con la distancia entre ellas. También supone que cuando chocan entre sí, no hay pérdida neta de energía cinética de las moléculas de gas (sentimos la energía cinética de los gases y otras moléculas como temperatura). Los gases a temperaturas muy altas y las presiones comienzan a interactuar con ellos. entre sí, por lo que PV = nRT no es un buen predictor del comportamiento del gas en estas condiciones.
Actualizado el 29/10/17 para reflejar el cambio menor que IUPAC realizó en la definición de STP en 1982.
