Gas ideal : Una descripción macroscópica.

Hagamos que cierta cantidad de gas esté confinada en un recipiente del volumen V. Es claro que podemos reducir su dencidad, retirando algo de gas en el recipiente, o colocando el gas en un recipiente más grande. Encontramos experimentalmente que a densidades lo bastante pequeñas, todos los gases tienden a mostrar ciertas relaciones simples entre las variables termodinámicas p,V y T. Esto sugiere el concepto de un gas ideal, uno que tendra el mismo comportamiento simple, bajo todas las condiciones de temperatura y presión.

Dado cualquier gas en un estado de equilibrio térmico, podemos medir su presión p, su temperatura T y su volumen V. Para valores suficientes pequeños la densidad, los experimentos demuestran que (1) para una masa dada de gas que se mantiene a temperatura constante, la presión es inversamente proporcional al volumen (ley de Boyle), y (2) para una masa dada de gas que se mantiene a presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura (ley de Charles y Gay Lussac). Podemos resumir estos resultados experimentales por medio de la relación:

una constante                 (para una masa fija de gas).

El volumen ocupado por un gas a una presión y temperaturas dadas, es proporcional a la masa del gas. Así, la constante de la ecuación una constante, también debe ser proporcional a la masa del gas, por ello escribimos la constante de la ecuación una constante; como nR, donde n es el numero de moles de gas en la muestra y R es una constante que debe determinarse en forma experimental para cada gas. Los experimentos demuestran que, a dencidades suficientes pequeñas, R tiene el mismo valor para todos los gases, a saber,

R=8.314 J/mol K = 1.986 cal/mol K

R se llama la constante universal de los gases. Con esto escribimos la ecuación una constante, en la forma:

pV=nRT,

y definimos a un gas ideal, como aquel que obedece esta relación bajo todas las condiciones. No existe algo que seaen verdad un gas ideal, pero sigue siendo concepto muy util y sencillo, relacionado realmente, con el hecho que todos los gases reales se aproximan a la abtracción de los gases ideales en su comportamiento, siempre que la densidad sea suficientemente pequeña. pV=nRT se llama ecuación de estado de un gas ideal.

Si pudieramos llenar al bulbo de un termonetro de gas (ideal) a volumen constante, un gas ideal, de veriamos, deacuerdo con la ecuación pV=nRT, que podemos definir la temperatura en terminos de sus lecturas de presión; esto es:  (gas ideal).

Aquí es la presión del gas en el punto triple del agua, en el que la temperatura  es por definición 273.16 K. En la practica, debemos llenar nuestro termometro con un gas real y medir la temperatura extrapolando a la densidad cero, usando la ecuación:

 (gas real).