¿Cuál es la ley del gas ideal?

La ley del gas ideal es una ecuación utilizada en química para describir el comportamiento de un "gas ideal", una sustancia gaseosa hipotética que se mueve al azar y no interactúa con otros gases. La ecuación se formula como PV = nRT, lo que significa que la presión multiplicada por el volumen es igual al número de moles multiplicado por la constante de gas ideal multiplicada por la temperatura. La ley de los gases ideales generalmente se usa con el sistema SI de unidades, por lo que P está en Pascales, V está en metros cúbicos, n no tiene dimensiones y representa el número de moles, R está en julios dividido por kelvins por moles, y T está en Kelvin La ley también se puede dar como PV = NkT, con el número de partículas (N) reemplazando el número de moles, y la constante de Boltzmann reemplazando la constante de gas ideal.

Un elemento importante que deben entender quienes trabajan con la ley del gas ideal es que solo funciona en situaciones idealizadas y teóricas. Los gases reales interactúan entre sí y consigo mismos en diversos grados, y esas interacciones restan valor al azar del movimiento de las partículas de gas. A bajas temperaturas y altas presiones, por ejemplo, es probable que las fuerzas de atracción entre gases alteren significativamente la forma en que se comportan los gases. A temperaturas suficientemente bajas y altas presiones, muchos gases incluso se convierten en líquidos, pero la ley de los gases ideales no tiene en cuenta este comportamiento.

Hay una variedad de usos para la ley de los gases ideales, pero casi siempre involucran situaciones teóricas. Se puede usar la ley del gas ideal para determinar cualquiera de las propiedades desconocidas de un gas ideal, suponiendo que se conozca el resto de las propiedades. Si, por ejemplo, se conoce la presión, el número de moles y la temperatura, es posible calcular el volumen mediante un álgebra simple. En algunos casos, la ley de los gases ideales puede usarse en situaciones de la vida real, pero solo con gases cuyo comportamiento sigue de cerca la ley en ciertas condiciones de temperatura y presión, e incluso entonces solo puede usarse como una aproximación.

La ley de los gases ideales generalmente se enseña con gran detalle en las clases de química general de la escuela secundaria y la universidad. Los estudiantes usan la ley para aprender los conceptos básicos de cálculo en química y a menudo se les exige que realicen varias conversiones de unidades antes de aplicar la ecuación. La ley también ilustra varios conceptos importantes sobre el comportamiento de los gases. Muestra, por ejemplo, que un aumento en la presión de un sistema gaseoso tiende a corresponder a una disminución en el volumen, y viceversa. Es importante comprender las relaciones demostradas, incluso si la ecuación no puede usarse para cálculos precisos sobre sistemas gaseosos reales.