Gases ideales (Funciones de estado y Leyes)

Las moléculas de las distintas substancias tienen distintos grados de libertad. 

Así por ejemplo las fuerzas de cohesión intermolecular o interatómica hacen que la materia sólida, sometida a determinado rango de temperaturas y presiones, mantenga su volumen y su forma.

En el caso de los líquidos, las fuerzas de cohesión y repulsión intermolecular o interatómica están en equilibrio para cierto rango de temperaturas y presiones, por lo tanto, las moléculas o los átomos, por efectos de la acción gravitatoria, ocupan determinado volumen de la parte más baja del recipiente que los contiene, formando en la parte superior una superficie plana denominada "espejo del líquido".

Para los gases en cambio, dentro de cierto rango de temperaturas y presiones, las fuerzas de repulsión intermolecular o interatómica son superiores a las fuerzas de cohesión. Por ésta razón las moléculas o átomos presentes dentro del sistema chocan y se repelen permanentemente entre sí y contra los límites del sistema mismo. Este comportamiento, por un lado hace que los gases ocupen el volumen total del recipiente que los contiene, y por otro lado es el factor que produce la presión sobre la superficie límite o pared del sistema. 
Gases ideales son aquellos que cumplen con las leyes de Boyle-Mariotte, Gay-Lussac y la hipótesis de Avogadro.

Funciones de estado:
Las funciones de estado de un gas están determinadas por su presión (p), su volumen (v) y su temperatura absoluta (T).

Ecuación de estado (definición general):
De acuerdo a los valores de las funciones de estado de un gas puede obtenerse una ecuación de estado para cada punto en el que dichos valores se encuentren en equilibrio. Se considera que los valores de las funciones de estado se encuentran en equilibrio cuando, luego de un cambio en alguna de ellas, dejan de variar y alcanzan un valor estable.

Ley de Boyle-Mariotte:
La ley de Boyle y Mariotte relaciona la variación del volumen con la presión de un gas, manteniendo la temperatura absoluta (T) constante.


A temperatura (T) constante, el volumen de una masa de gas es inversamente proporcional a su presión.                

                                      

 

o sea        P . V = constante.

Ley de Charles - Gay Lussac:
La ley de Charles - Gay Lussac relaciona la variación del volumen con la temperatura absoluta (T) de un gas, manteniendo la presión constante.

A presión constante, el volumen de una masa de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta.

Ley de Avogadro: 
"Volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en iguales condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas." 

Dado que la hipótesis de Avogadro ha quedado científicamente comprobada se la toma como una ley y suele enunciarse como:

"La masa molecular, o mol de diferentes sustancias, contiene el mismo número de moléculas."

El número de moléculas definido por Avogadro, o bien el número de átomos que contiene la masa atómica o mol de un elemento, se conoce como Número de Avogadro y vale: 6,022212 x 10²³

N  =  6,022212 x 10²³