Gas perfetto (gas ideale)

Si definisce gas perfetto (o gas ideale) un gas che obbedisce alle leggi di Boyle e di Gay-Lussac. Il modello del gas perfetto permette di spiegare il comportamento dei gas avvalendosi della teoria cinetico-molecolare; ecco le caratteristiche di un gas ideale:

  • l’energia cinetica media delle molecole del gas (moto di agitazione termica) è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta;
  • le molecole del gas non si attraggono reciprocamente, pertanto le forze di interazione a distanza e qualunque altro tipo di energia diversa dall’energia cinetica sono nulle. In un gas reale la situazione è generalmente più complessa, perché esistono, anche se molto deboli, delle forze di coesione reciproche tra le molecole del gas, ed inoltre queste possiedono anche una certa energia potenziale (gravitazionale). Inoltre, in un gas reale soggetto a compressione le distanze tra le molecole diventano troppo piccole per poter trascurare le reciproche forze di coesione, mentre in un gas a temperatura molto bassa gli urti tra le particelle divengono talmente sporadici da non essere significativi. Tuttavia, il comportamento di un gas reale, a condizione che sia sufficientemente rarefatto, può essere assimilato a quello di un gas perfetto. Per tale ragione i gas, a differenza dei solidi e dei liquidi, non hanno forma propria e tendono ad espandersi occupando l’intero volume del loro recipiente;
  • il volume occupato dalle molecole è trascurabile, anche questa caratteristica è valida per i gas reali in quanto le particelle vengono assunte come puntiformi;
  • le molecole interagiscono tra loro e con le pareti del recipiente mediante urti perfettamente elastici (ovvero non vi è dispersione di energia cinetica durante gli urti) gli urti contro le pareti determinano la pressione esercitata dal gas;
  • le molecole del gas ideale sono assunte come delle sferette rigide, aventi tutte massa identica ed un volume proprio (covolume) trascurabile rispetto a quello occupato dall’intero gas;
  • il moto delle molecole è casuale e disordinato in ogni direzione ma soggetto a leggi deterministiche.

Conseguenza di ciò:

  • un gas ideale non può essere liquefatto per sola compressione, ossia non subisce trasformazioni di stato;
  • il calore specifico è costante, mentre nei gas reali è funzione della temperatura;
  • l’energia interna di un gas perfetto è data solamente dall’energia cinetica, non da quella potenziale; essa rimane costante e non viene dissipata.
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